三維NI-Co羥基氧化物電極材料的原位活化及其性能研究.pdf

1、生長于柔韌基底上的三維納米結(jié)構(gòu)陣列電極在柔性電子元件的應(yīng)用上顯示出極大的潛力。本論文設(shè)計(jì)制備了一系列生長于碳布上的Ni-Co基氫氧化物納米材料，并對其電容行為進(jìn)行了研究。同時，考慮到Ni-Co基化合物在電催化領(lǐng)域的優(yōu)秀表現(xiàn)，我們也對所合成的納米陣列電極催化析氧反應(yīng)的行為進(jìn)行了探討。
　　首先，研究了制備高性能電極的Ni-Co氫氧化物陣列的原位轉(zhuǎn)化過程。通過常用的水熱手段得到在碳布上生長的Ni-Co堿式碳酸鹽納米針狀陣列，其在堿液中

2、浸泡后逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)镹i-Co羥基氧化物納米線支撐的納米片陣列。隨著浸泡時間的增加，在1 mA·cm-2的電流密度下其容量從281 mF·cm-2顯著增加到3900 mF·cm-2。并且?guī)靷愋室部蛇_(dá)到了100％。這種納米線支撐納米薄片陣列具有通暢的傳質(zhì)通道、大的比表面積為電解液離子的擴(kuò)散和表面接觸提供便利，同時其三維結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性高，保證了電極具有很好的電容性能。此外，由相應(yīng)電極片組裝的不對稱電容器在堿液中浸泡24 h后面積比電容也有增加。<

3、br>　　其次，討論了不同Ni/Co摩爾比對電極原位轉(zhuǎn)化效果的影響。發(fā)現(xiàn)改變Ni和Co組分的相對含量對電化學(xué)性能有明顯影響。當(dāng)Ni/Co=1.5∶1時，電極材料的性能最優(yōu)。在6 mol·L-1 KOH中，2.0 mA·cm-2的電流密度下電容由初始的1987.6 mF·cm-2增大到4543.8 mF·cm-2。從樣品浸泡前后的阻抗譜，以及單組分堿式碳酸鹽的形貌變化，可以判斷Co和Ni組分在形貌及電化學(xué)性能中的作用。Ni-Co堿式碳酸鹽

4、陣列納米針陣列的形成是Co化合物的生長習(xí)慣所致，而納米針向納米薄片的轉(zhuǎn)變是由于Ni氫氧化物的生長趨勢所誘導(dǎo)，Co組分對浸泡過程的電容值變化影響較大。Ni組分可改善電極導(dǎo)電能力。
　　最后，碳布可以作為柔性基底，形成高催化活性的OER電極。通過水熱法在碳布上生長Ni-Co-Fe堿式碳酸鹽納米針陣列電極，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，初始的Ni-Co-Fe/CC碳酸鹽電極在10 mA·cm-2的電流密度下的過電勢為402mV，有最小的Tafel斜率為