三價金屬離子(Al3+-Fe 3+)對鎳鈷基LDH結(jié)構(gòu)調(diào)控及電化學(xué)性能的影響.pdf

1、層狀雙氫氧化物（LDH）以獨特的片層結(jié)構(gòu)，及主體層板中過渡金屬離子的氧化還原性，可以同時提供雙電層電容和法拉弟贗電容兩種儲能機制，有利于提高超級電容器的比電容值。本文以硝酸鎳、硝酸鈷、硝酸鋁、硝酸鐵、尿素為原料，采用水熱法制備了NiCoFe-LDH、NiCoAl0.5Fe0.5-LDH和NiCoAl-LDH。探討了Ni2+、Co2+金屬離子比例對NiCoFe-LDH形貌及電化學(xué)性能的影響，以及三價金屬離子（Al3+/Fe3+）對鎳鈷基層

2、狀雙氫氧化物結(jié)構(gòu)的調(diào)控及電化學(xué)性能的影響。用 XRD、SEM、TEM、FT-IR、BET、XPS等手段表征了所制備材料的物相組成及微觀結(jié)構(gòu)，并將其用作電極材料，利用電化學(xué)工作站分析了其電化學(xué)性能，主要工作及結(jié)論如下：
　　1）為了探究 Ni2+、Co2+金屬離子比例對 NiCoFe-LDH形貌及電化學(xué)性能的影響，以硝酸鎳、硝酸鈷、硝酸鐵、尿素為原料，采用水熱法制備了三種不同金屬離子摩爾比的層狀雙氫氧化物，分別為Ni2.5Co0.5

3、Fe1-LDH、N i2Co1Fe1-LDH、N i1Co2Fe1-LDH。XRD分析表明Ni2+、Co2+金屬離子摩爾比不影響NiCoFe-LDH的物相組成，由SEM圖像發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Ni:Co:Fe=2:1:1時，所制備的N iCoFe-LDH的微觀形貌呈現(xiàn)出三維孔洞結(jié)構(gòu)。將Ni2.5Co0.5Fe1-LDH、Ni2Co1Fe1-LDH、N i1Co2Fe1-LDH用作電極材料，通過交流阻抗、循環(huán)伏安、恒流充放電等測試方法分析了其電化學(xué)性

4、能，結(jié)果表明，Ni2Co1Fe1-LDH電極在1 A·g-1、2 A·g-1、5A·g-1的電流密度下的比電容值分別為1393 F·g-1、815 F·g-1、663 F·g-1，均高于Ni2.5Co0.5Fe1-LDH和Ni1Co2Fe1-LDH電極的比電容值。
　　2）為了探究三價金屬離子（Al3+/Fe3+）對鎳鈷基層狀雙氫氧化物結(jié)構(gòu)的調(diào)控及電化學(xué)性能的影響，以硝酸鎳、硝酸鈷、硝酸鋁、硝酸鐵、尿素為原料，采用水熱法制備了Ni

5、CoAl-LDH，N iCoAl0.5Fe0.5-LDH和N iCoFe-LDH。用XRD、SEM、TEM、FT-IR、BET、XPS等表征手段證明了Al3+在高性能超級電容器鎳鈷基層狀雙氫氧化物中的作用：Al3+的引入有利于提高鎳鈷基層狀雙氫氧化物結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，為電極材料循環(huán)穩(wěn)定性的優(yōu)異提供了理論支持；Al3+的引入可以增加鎳鈷基LDH的結(jié)晶性和親水性，有利于電解質(zhì)迅速與電極之間發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，同時也促進了電荷的轉(zhuǎn)移；Al3+的引入可

6、以提高鎳鈷基LDH主體層板中N i2+、Co2+與OH-之間可逆反應(yīng)的電化學(xué)活性，有利于提高鎳鈷基LDH電極材料的比電容值。將NiCoAl-LDH，N iCoAl0.5Fe0.5-LDH和NiCoFe-LDH用作電極材料，通過交流阻抗、循環(huán)伏安、恒流充放電等測試方法，分析了其電化學(xué)性能，結(jié)果表明，NiCoAl-LDH在6 A·g-1的電流密度下具有1153 F·g-1的優(yōu)異比電容和良好的循環(huán)穩(wěn)定性（3000次循環(huán)后約92.97％的電容保