鈷-鎳基納米復(fù)合材料的制備及其性質(zhì)研究.pdf

1、鈷-鎳基納米材料因?yàn)榫哂刑厥獾木w結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，被廣泛應(yīng)用于超級(jí)電容器、電池、傳感、光學(xué)、催化及磁性等領(lǐng)域，從而受到了各領(lǐng)域研究者們的追捧。本文以室溫下化學(xué)沉淀法為基礎(chǔ)，首先以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)為穩(wěn)定劑和表面活性劑，制備得到了一種雙金屬氫氧化物納米復(fù)合物材料，該材料成分為α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2，擁有類(lèi)石墨烯狀的薄膜結(jié)構(gòu)，研究了它們的催化、吸附性質(zhì)。接著，利用此樣品在氮?dú)夥諊?50℃下煅燒得到了薄膜狀鈷-鎳雙金屬氧化物

2、Co3O4/NiO，并在三電極體系中對(duì)其和α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2進(jìn)行了電化學(xué)性質(zhì)研究與對(duì)比。另外，將化學(xué)沉淀法和煅燒法結(jié)合起來(lái)合成了另外一種多孔狀Co3O4/NiO復(fù)合材料及它們的單一組分材料，研究和比較了它們作為超級(jí)電容器電極材料的電容性質(zhì)。論文的主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)部分:
　　1、類(lèi)石墨烯狀α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2復(fù)合物的合成及其催化、吸附性質(zhì)研究
　　選用Co(NO3)2·6H2O和N

3、iCl2·6H2O分別作為鈷源和鎳源，反應(yīng)體系中穩(wěn)定劑和表面活性劑為PVP，在室溫下通過(guò)硼氫化鈉在水溶液中分解提供堿性條件，通過(guò)化學(xué)沉淀法合成了具有類(lèi)石墨烯狀薄膜結(jié)構(gòu)的鈷-鎳雙金屬氫氧化物納米復(fù)合物α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2。采用X-射線晶體衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、X射線光電子能譜(XPS)、熱重分析(TGA)、綜合物性測(cè)量系統(tǒng)(PPMS)等測(cè)試手段對(duì)樣品的組成、形貌、結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征

4、?？疾炝朔磻?yīng)體系溫度、PVP的用量、穩(wěn)定劑的種類(lèi)對(duì)產(chǎn)物組成和形貌的影響。BET比表面測(cè)試表明這種結(jié)構(gòu)的納米復(fù)合產(chǎn)物的比表面積高達(dá)260.1 m2/g。將典型條件下合成的α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2作為催化劑用于對(duì)硝基苯酚的加氫還原實(shí)驗(yàn)，另外作為吸附劑用于有機(jī)染料甲基藍(lán)的吸附實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)證明，與兩種單一組分相比，這種鈷-鎳雙金屬氫氧化物納米復(fù)合物具有更優(yōu)異的催化性能和對(duì)有機(jī)染料的突出的吸附效果。
　　2、薄膜狀Co3O4/N

5、iO納米復(fù)合物的電化學(xué)性質(zhì)研究
　　在前部分實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)TG曲線，將α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2在氮?dú)猓?50℃條件下進(jìn)行煅燒，獲得另一種氧化產(chǎn)物。通過(guò)XRD、SEM、TEM等測(cè)試手段對(duì)產(chǎn)物的組成、形貌進(jìn)行表征。表征結(jié)果顯示，通過(guò)煅燒，α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2轉(zhuǎn)變成鈷-鎳雙金屬氧化物Co3O4/NiO，該復(fù)合物同樣具有褶皺狀的薄膜結(jié)構(gòu)。以6 M KOH為電解質(zhì)，在三電極體系中采用循環(huán)伏安、恒流充放電等

6、測(cè)試方法對(duì)其和α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2的電化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在高電流密度下充放電時(shí)，Co3O4/NiO的比電容值要高于雙金屬氫氧化物納米復(fù)合物α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2，并且當(dāng)電流密度從小到大時(shí)，其電容值大小變化緩慢，說(shuō)明通過(guò)煅燒可以提高產(chǎn)物在電化學(xué)測(cè)試中的穩(wěn)定性，同時(shí)提高其比電容值。
　　3、多孔狀Co3O4/NiO納米復(fù)合物的合成及其電化學(xué)性質(zhì)研究
　　與上一章不同，本章通過(guò)兩步法

7、合成了另一種多孔狀鈷-鎳雙金屬氧化物Co3O4/NiO。選用CoCl2·6H2O和NiCl2·6H2O為鈷源和鎳源，以草酸鉀(K2C2O4·H2O)為沉淀劑，PVP作為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑和表面活性劑，在室溫下通過(guò)化學(xué)沉淀法生成前驅(qū)體CoC2O4/NiC2O4。根據(jù)前驅(qū)體在氧氣中的TG-DTG曲線，選擇合適的煅燒溫度，將前驅(qū)體放置在馬弗爐中，在空氣氛圍500℃下煅燒成復(fù)合材料Co3O4/NiO。采用XRD、SEM、TEM、XPS、PPMS等測(cè)試手