氫氧化鎳基能量?jī)?chǔ)存與轉(zhuǎn)換電極體系的探究.pdf

1、氫氧化鎳電極由于其在鎳基堿性電池、電化學(xué)電容器、有機(jī)電合成、傳感器及電致變色裝置等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，最近幾十年來(lái)正日益引起人們的興趣。Ni(OH)2/NiOOH電對(duì)因其電極電位高、電化學(xué)容量大及電化學(xué)可逆性優(yōu)等特性被視為最重要的氧化/還原電對(duì)之一。從Ni(OH)2到NiOOH的轉(zhuǎn)化(氫氧化鎳的氧化)意味著氧化性能量在氫氧化鎳中的儲(chǔ)存?？紤]到氫氧化鎳電極的廣泛應(yīng)用，探索環(huán)境友好的簡(jiǎn)易的實(shí)現(xiàn)氧化性能量在氫氧化鎳中儲(chǔ)存的方法無(wú)疑具有重要意義。本

2、論文主要探究了實(shí)現(xiàn)氧化性能量在氫氧化鎳中儲(chǔ)存的幾種方法。
　　 第三章中，以硝酸鎳為主鹽采用尿素均相沉淀法制備了鈷取代氫氧化鎳樣品，并對(duì)其結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能進(jìn)行了表征與測(cè)試。X射線衍射和紅外光譜結(jié)果表明，所制備的不同含鈷量的樣品均為典型α相，樣品的結(jié)晶度隨鈷含量的增加而降低。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明。隨著樣品中含鈷量的增加，氫氧化鎳電極的可逆性逐漸提高，其放電容量逐漸增大。隨著電化學(xué)循環(huán)的進(jìn)行，含鈷樣品的放電容量逐漸增加。含鈷24.4％

3、樣品在260次循環(huán)后其放電容量達(dá)到415mAh·g-1(以純氫氧化鎳計(jì))。鈷的摻雜降低了氫氧化鎳的氧化電位。同時(shí)提高了其析氧電位，這可能是導(dǎo)致氫氧化鎳電極性能改進(jìn)的原因之一。
　　 第四章中，研究了電解液組成和氫氧化鎳層表面結(jié)構(gòu)對(duì)二氧化鈦的氧化性能量?jī)?chǔ)存的影響。具有較高OH-含量的電解液有利于紫外光輻射下二氧化鈦產(chǎn)生的氧化性能量在氫氧化鎳中的儲(chǔ)存?？疾炝岁帢O沉積電流對(duì)氫氧化鎳層表面結(jié)構(gòu)的影響，在1.0 mA·cm-2的陰極沉積電

4、流下獲得了納米多孔結(jié)構(gòu)的TiO2-Ni(OH)2雙層電極。多孔結(jié)構(gòu)有利于電解液在電極內(nèi)部的滲透，從而增加電化學(xué)反應(yīng)的有效面積；納米結(jié)構(gòu)的顆粒可以提供高比表面積、快速的氧化還原反應(yīng)和較短的固相擴(kuò)散路徑。上述兩個(gè)因素是所制備的納米多孔結(jié)構(gòu)的TiO2-Ni(OH)2雙層電極具有較好的氧化性能量?jī)?chǔ)存性能的主要原因。
　　 第五章中，研究了在一個(gè)由納米多孔結(jié)構(gòu)的TiO2-Ni(OH)2雙層光陽(yáng)極和氧還原鉑電極組成的光化學(xué)池中紫外光輻射下二

5、氧化鈦產(chǎn)生的氧化性能量在氫氧化鎳中的儲(chǔ)存。光陽(yáng)極與鉑陰極的短接，可以促進(jìn)光生電子和空穴的分離，因此能夠顯著地改善TiO2-Ni(OH)2雙層光陽(yáng)極的氧化性能量?jī)?chǔ)存性能。采用溶膠-凝膠法制備出了納米結(jié)構(gòu)的二氧化鈦薄膜，以該薄膜為基體應(yīng)用陰極電沉積法得到了納米多孔結(jié)構(gòu)的氫氧化鎳膜；所制備的納米多孔結(jié)構(gòu)的TiO2-Ni(OH)2雙膜電極顯示了明顯改進(jìn)的光致氧化性能量?jī)?chǔ)存性能。
　　 第六章中，采用陰極電沉積方法得到的α-Ni(OH)2

6、膜電極作為陽(yáng)極，氧還原電極作為陰極，構(gòu)成Ni(OH)2-O2耦合儲(chǔ)能體系，成功地實(shí)現(xiàn)了Ni(OH)2到NiOOH的轉(zhuǎn)變，即氧化性能量的儲(chǔ)存。鉑電極在具有較高氧含量和較低pH值的電解液中電位較高，說(shuō)明此時(shí)氧的氧化能力較強(qiáng)；在含有上述氧還原鉑陰極的耦合儲(chǔ)能體系中能夠明顯增強(qiáng)氫氧化鎳膜電極的氧化性能量?jī)?chǔ)存性能。氧化-放電循環(huán)測(cè)試結(jié)果表明，在含有由空氣電極和pH=2的1.0 mol·L-1 Na2SO4溶液組成的氧還原電極的耦合儲(chǔ)能體系中使用鎳