鈷-鎳基納米復合材料的制備及其性質(zhì)研究.pdf

1、鈷-鎳基納米材料因為具有特殊的晶體結構與性質(zhì)，被廣泛應用于超級電容器、電池、傳感、光學、催化及磁性等領域，從而受到了各領域研究者們的追捧。本文以室溫下化學沉淀法為基礎，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合物材料，該材料成分為α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2，擁有類石墨烯狀的薄膜結構，研究了它們的催化、吸附性質(zhì)。接著，利用此樣品在氮氣氛圍350℃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其和α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2進行了電化學性質(zhì)研究與對比。另外，將化學沉淀法和煅燒法結合起來合成了另外一種多孔狀Co3O4/NiO復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電容器電極材料的電容性質(zhì)。論文的主要研究內(nèi)容包括以下幾個部分:
　　1、類石墨烯狀α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2復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，反應體系中穩(wěn)定劑和表面活性劑為PVP，在室溫下通過硼氫化鈉在水溶液中分解提供堿性條件，通過化學沉淀法合成了具有類石墨烯狀薄膜結構的鈷-鎳雙金屬氫氧化物納米復合物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)、綜合物性測量系統(tǒng)(PPMS)等測試手段對樣品的組成、形貌、結構進行表征

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

5、iO納米復合物的電化學性質(zhì)研究
　　在前部分實驗的基礎上，根據(jù)TG曲線，將α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2在氮氣，350℃條件下進行煅燒，獲得另一種氧化產(chǎn)物。通過XRD、SEM、TEM等測試手段對產(chǎn)物的組成、形貌進行表征。表征結果顯示，通過煅燒，α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2轉變成鈷-鎳雙金屬氧化物Co3O4/NiO，該復合物同樣具有褶皺狀的薄膜結構。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、測試方法對其和α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2的電化學性質(zhì)進行測試。實驗結果表明，在高電流密度下充放電時，Co3O4/NiO的比電容值要高于雙金屬氫氧化物納米復合物α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2，并且當電流密度從小到大時，其電容值大小變化緩慢，說明通過煅燒可以提高產(chǎn)物在電化學測試中的穩(wěn)定性，同時提高其比電容值。
　　3、多孔狀Co3O4/NiO納米復合物的合成及其電化學性質(zhì)研究
　　與上一章不同，本章通過兩步法

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作為結構導向劑和表面活性劑，在室溫下通過化學沉淀法生成前驅(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℃下煅燒成復合材料Co3O4/NiO。采用XRD、SEM、TEM、XPS、PPMS等測試手