掺杂纳米氢氧化镍的制备、结构表征及其电化学性能研究

来源 :湖南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sjn19900523
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随着纳米材料科学技术的迅猛发展,纳米材料的应用研究已逐渐扩展到化学电源领域。纳米氢氧化镍作为一种新型氢镍电池活性材料,已成为国内外竞相研究和开发的热点[1]。本文采用微乳液法通过复合掺杂Co、Zn合成纳米β-Ni(OH)2,优化工艺条件为:反应pH值、温度、掺杂剂Co、Zn的含量分别为11、50℃、4%、6%。该条件下所制备样品的振实密度和松装密度分别达2.02、1.62g/cm3;晶胞参数a=0.3093nm,c=0.4615nm;样品平均粒径大小约为80nm;样品的Raman光谱在322、451、3573 cm-1处出现了β-Ni(OH)2的特征峰,同时还在3676、3610、519cm-1处出现了与晶体结构缺陷有关的附加峰;对样品粉末微电极进行的循环伏安测试,复合掺杂Co、Zn的样品较未掺杂、单独掺杂Co或Zn的样品具有更好的循环伏安特性,其氧化峰与还原峰电位之差为83mV,析氧电位与还原电位之差为65 mV。通过优化合成工艺采用微乳液法掺杂Al、Zn合成纳米α-Ni(OH)2粉体的条件为:反应pH值、温度、Al、Zn含量分别为11、30℃、9%和5%。在该条件下所制备样品的平均粒径大小约为80nm;且样品的层间距较大,晶格常数a=0.2917nm,c=0.7881nm;浸泡一个月后样品的XRD特征峰没有消失,其充放电性能几乎未发生变化,说明样品具有很好的稳定性;样品在3426.1和1635.7 cm-1处各出现了一宽的IR吸收峰,说明有结晶水存在。分析实验结果显示,具有高比表面积纳米活性Ni(OH)2粉体,增强了与电解液的接触,减少质子在固相中的扩散距离,提高了质子扩散性能,有效地降低活性物质的实际电流密度,减少电极材料在电极过程中的极化程度,从而增大镍电极充放电电流效率。同时由于掺杂剂的协同作用,改善了氢氧化镍的晶体结构,使其在电极过程状态较稳定,电化学活性增强,电极的电化学性能明显提高。
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