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NiO是一种极有前途的功能材料,其具有良好的电致光性、热敏性、电化学活性、和催化活性,所以已被广泛应用于电池电极,催化,磁性材料及电子工业等领域。本文采用高分子网络凝胶法制备NiO及其复合粉体,通过X-射线衍射、红外光谱、扫描电镜、循环伏安等手段对其组成、形貌及电化学性能进行分析。
采用高分子网络凝胶法制备NiO及其复合粉体,以金属硝酸盐为原料,丙烯酰胺为单体,N,N-亚甲基双丙烯酰胺为网络剂,单体与网络剂质量比为4:1,通过差热-热重分析确定NiO及其复合粉体干凝胶的煅烧温度分别为500℃和600℃,煅烧时间为2h,可获得35nm左右的NiO粉体。
将超细粉制成粉末电极,通过恒电流充放电测试,研究了电解液氢氧化钾的浓度和制片压力对电极比电容的大小影响。电极比容量随氢氧化钾溶液浓度的增加而增大,达到一定浓度(5mol/L)后,电极的比电容增加不明显;电极比容量随着制片压力的增加而减小,而电极的串联电阻随着制片压力的增大而减小,所以制片压力选择10-15MPa。
通过循环伏安和恒电流充放电测试,纯 NiO 的电极比容量 203.2Fg<-1>。通过高分子网络凝胶法将钴掺入NiO粉体后,钴完全进入NiO的晶格中,形成固溶体,其电极的电化学性能被大大提高。通过实验,钴的最佳掺杂量为 10%,电极的比容量高达 279.4 Fg<-1>。钴、锌协同作用进一步提高了NiO的电极的可逆性和循环寿命。锌的掺入量不宜过高,5%为宜,镍、钴、锌复合粉体(n<,Ni>:n<,Co>:n<,Zn>=8.5:1:0.5)的电极比容量达296.6 Fg<-1>。
实验又考察了不同掺杂方式对电极性能影响较大,直接向NiO粉体中加入10%氧化钴,其电极比容量仅为233.4 Fg<-1>。远远小于通过高分子网络凝胶法制备的镍钴复合粉(n<,Ni>:n<,Co>:=9:1)。
锰元素对提高NiO粉末电极性能作用不大,通过高分子网络法掺入锰,锰与镍形成了镍锰氧体,电极的比电容提高的不是很明显,当掺锰量为20%时,电极的比电容达到最大,为239.5Fg<-1>。