基于含镍层状双金属氢氧化物纳米复合材料的制备及其电容性能的研究
《Ni(OH)2及其复合材料电化学性能的研究》范文
《Ni（OH）2及其复合材料电化学性能的研究》篇一摘要：本文以Ni（OH）2及其复合材料为研究对象，对其电化学性能进行了深入的研究。
通过一系列实验，我们分析了Ni（OH）2的电化学性能及其与复合材料相比的优劣。
同时，我们还探讨了复合材料的制备工艺和电化学性能之间的关系，为今后Ni（OH）2及其复合材料在电化学领域的应用提供了重要的理论依据和实验数据。
一、引言随着能源危机的加剧和环保意识的提高，开发高效、环保的能源存储和转换技术成为研究的热点。
其中，电池技术是解决这一问题的关键技术之一。
Ni（OH）2作为一种重要的电池材料，具有较高的理论容量和较低的成本，因此备受关注。
然而，其在实际应用中仍存在一些性能上的不足，如循环稳定性差、容量衰减等。
为了解决这些问题，研究者们开始尝试将Ni（OH）2与其他材料进行复合，以提高其电化学性能。
二、Ni（OH）2的基本性质和电化学性能Ni（OH）2是一种具有层状结构的过渡金属氢氧化物，具有较高的理论容量和较低的成本。
在电池中，Ni（OH）2作为正极材料，其电化学性能主要表现在充放电过程中的可逆性、容量和循环稳定性等方面。
然而，由于其结构不稳定，容易导致容量衰减和循环性能下降。
三、Ni（OH）2复合材料的制备及电化学性能研究为了改善Ni（OH）2的电化学性能，研究者们开始尝试将其与其他材料进行复合。
本文中，我们选择了碳材料和金属氧化物作为复合材料的主要成分。
3.1 Ni（OH）2/碳复合材料的制备及性能研究我们采用化学气相沉积法、溶胶凝胶法等方法制备了Ni （OH）2/碳复合材料。
实验结果表明，碳材料的加入可以有效地提高Ni（OH）2的导电性和循环稳定性。
同时，碳材料还可以抑制Ni（OH）2在充放电过程中的结构坍塌，从而提高其容量保持率。
3.2 Ni（OH）2/金属氧化物复合材料的制备及性能研究我们还制备了Ni（OH）2/金属氧化物（如Co3O4、MnO2等）复合材料。
层状双金属氢氧化物电催化剂的合成与应用研究进展
层状双金属氢氧化物电催化剂的合成与应用研究进展
许雪容;彭祥
【期刊名称】《石油化工高等学校学报》
【年(卷),期】2022(35)5
【摘要】层状双金属氢氧化物(LDHs)具有层内离子可变、层间阴离子可交换以及反应表面较大的特点,因而表现出优异的电催化析氢和析氧性能。
此外,基于LDHs 的衍生物能够实现催化剂材料的多功能化和性能的增强,使其在众多领域均表现出显著的优势和良好的应用前景。
系统分析了LDHs层板结构的可调变性、可剥层及组装性、结构记忆效应等性质,以及剥层法、共沉淀法和水热合成法等LDHs高效电催化剂的常用制备方法,综述了LDHs及其复合衍生物在电解水析氧反应、析氢反应、乙醇电催化氧化反应、氧还原反应等电催化领域的应用研究,并对LDHs 所涉及的问题和解决方案进行了分析及展望。
【总页数】11页(P1-11)
【作者】许雪容;彭祥
【作者单位】武汉工程大学材料科学与工程学院/等离子体化学与新材料湖北省重点实验室/光电与新能源材料湖北省工程技术研究中心
【正文语种】中文
【中图分类】TQ11;TM911
【相关文献】
1.应用于超级电容器微波快速合成镍钴层状双金属氢氧化物
2.层状双金属氢氧化物催化生物质热解制高品质合成气应用前景展望
3.层状双金属氢氧化物(LDH)基光催化剂在太阳能燃料生产领域的研究进展
4.层状双金属氢氧化物加氢精制催化剂研究进展
5.层状双金属氢氧化物合成、改性及光催化应用进展
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花瓣状镍钴层状双金属氢氧化物微球的制备及其超级电容性能
江 南 大 学 学 报 （自 然 科 学 版 ） Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｎ ａ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ （ Ｎａ ｔ ｔ ｉ ｏ ｎ ）
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层状双氢氧化物基复合材料的制备及其电化学性能的研究
层状双氢氧化物基复合材料的制备及其电化学性能的研究The Construction of Layered Double Hydroxides-Based Hybrid Materials for Electrochemical ApplicationAbstractTwo-dimensional (2D) materials have attracted increasing interest in electrochemical energy storage andconversion. As typical 2D materials, layered double hydroxides (LDHs) display large potential in this areadue to the facile adjustableof their composition, structure and morphology. Various preparationstrategies, including in situ growth, electrodeposition and layer-by-layer (LBL) assembly, have beendeveloped to directly modify electrodes by using LDHs materials. Moreover, several composite materialsbased on LDHs and conductive matrices have also been rationally designed and employed in supercapacitors, batteries and electrocatalysis with largely enhanced performances.This paper focus on the construction of LDHs-based composites and its application in electrocatalytic hydrolysis and electrochemical energy storage carried out in a series of trial and research.The controllable synthesis of LDHs-based composites was realized by the method of multi-step hydrothermal process and liquid phase self-assembly. As a result, the electrochemical performance was enhanced.The main contents of this paper are as following:(1) Study on the construction of NiFe LDH@NiCo2O4 compositesHerein, for the first time, we demonstrate NiFe-LDH ultrathin sheets with several atomic layers grown on nickel cobalt oxide (NiCo2O4) nanowire arrays as an efficient bifunctionalcatalyst toward both HER and OER reaction. Nickel (Ni) foam was used as the electrode scaffold support because of its earth abundance and porous three-dimensional structure.NiCo2O4, a typical OER electrocatalyst with high conductivity, was deposited on the Ni foam in the form of rhombus/hexagonal plates interconnected into perpendicular nanowire array morphology, efficientlyfacilitating electron transfer and electrolyte permeation. The electrical conductivity in NiCo2O4 has been believed to originate from the层状双氢氧化物基复合材料的制备及其电化学性能的研究presence of Ni3+ and the electron transfer between Ni2+ and Ni3+. Importantly, the surface of NiCo2O4was a Ni-rich layer, which served as the seed for the following hierarchical growth of NiFe-LDH, ensuring close contact and strong coupling at the interface.(2) Study on the properties of electrocatalytic water splitting of NiFe LDH@NiCo2O4 compositesHerein, the NiFe-LDH sheets were ultrathin of only several atomic layers, combined with its strong coupling with NiCo2O4 and the unique hierarchical structure, enabled the hybrid electrode a remarkable overall water splitting performance of only 1.60 V to achieve 10 mA cm-2 current in single alkaline KOH eletrolyte.Key words: Layered double hydroxides (LDHs)，Electrocatalysis, Overall water splitting, Hydrogen evolution reaction, Oxygen evolution reaction，Heterostructure.Written by: Zhiqiang WangSupervised by: Prof. Fengxia GengProf. Xingwang Wang目录第一章文献综述 (1)1.1 引言 (1)1.2 LDHs及其复合材料的制备 (2)1.2.1 LDHs的基本结构 (2)1.2.2 LDHs的制备方法 (2)1.3 LDHs及其复合材料的应用 (3)1.3.1电催化水解中的应用 (3)1.3.2超级电容器中的应用 (10)1.4论文的选题思路、意义和主要工作 (15)1.4.1选题思路和意义 (15)1.4.2主要工作 (16)参考文献 (16)第二章超薄NiFe LDH纳米片与NiCo2O4纳米线杂化结构的构筑 (16)2.1 引言 (24)2.2 实验部分 (26)2.2.1 实验试剂 (26)2.2.2 仪器 (26)2.2.3 实验步骤 (27)2.3 结果与讨论 (28)2.3.1 SEM分析 (28)2.3.2 XRD和BET分析 (30)2.3.3 TEM分析 (32)2.3.4 EDS和Mapping分析 (33)2.3.5 XPS分析 (35)2.4 小结 (37)参考文献 (37)第三章NiFe LDH@NiCo2O4杂化结构的电催化全解水性能研究 (41)3.1 引言 (41)3.2 实验部分 (41)3.2.1 电化学测试 (41)3.3 结果与讨论 (42)3.3.1析氧反应分析 (42)3.3.2析氢反应分析 (44)3.3.3 全解水分析 (45)3.3.4 CV和EIS分析 (46)3.3.5电催化性能比较 (47)3.3.6 电催化性能的机理探究 (50)3.4 小结 (53)参考文献 (53)第四章结论和展望 (53)4.1 全文总结 (60)4.2 展望 (60)在读期间已发表或录用的论文 (62)致谢 (63)第一章文献综述1.1 引言能源在当今社会的发展中发挥着重要的作用，但近年来由传统能源煤、石油、天然气等资源的日益消耗，以及化石燃料等的大量使用所带来的生活环境的污染，以及温室气体的增加导致的海平面上升、酸雨的形成，使人类面临生存环境的恶化，不可再生能源的枯竭等多重威胁1-4。
层状双金属氢氧化物超级电容器电极材料的制备和电化学性能研究
层状双金属氢氧化物超级电容器电极材料的制备和电化学性能研究层状双金属氢氧化物（Layered Double Hydroxide,LDH）是一种理想的超级电容器电极材料,这是因为其大的理论比表面积可以提供一定的双电层电容,同时其片层上的过渡金属元素可以作为电化学反应的活性位点,提供较大的赝电容。
但是,由于LDH片层之间氢氧键的作用,导致LDH材料经常会发生团聚,而且LDH的导电性较差,这些都会影响它的电化学储能性能。
针对LDH的团聚问题,本文基于微/纳结构设计的思路,构筑由LDH纳米片构成的空心微米球,获得了具有大比表面积的电极材料结构,暴露更多可以与电解质接触的活性面积,从而充分利用其高的赝电容。
针对LDH导电性较差的问题,本文通过将LDH与导电性能较好的掺氮还原氧化石墨烯复合,构筑分级（Hierarchical）纳米复合材料,既能够增加复合材料的导电性,也能够一定程度上抑制LDH的团聚,达到协同提升其电化学性能的目的。
本论文主要内容如下:1.结合溶胶-凝胶法和相分离,以聚氧化乙烯（Polyethylene oxide,PEO）作为软模板,制备得到了尺寸均匀的A1203空心微米球。
然后以此空心微米球作为硬模板,通过微波辅助水热法,制备得到了NiAl-LDH空心微米球。
详细探究了水热温度和反应物比例对最终产物形貌的影响,获得了产物形貌及其电化学性能之间的关联关系,并确定了最佳的反应温度和反应物比例。
该LDH空心微米球成功保留了A1203模板的高比表面积和适当的孔径等优点,具有高的比电容（lAg<sub>1</sub>时达到了 1578 Fg-1）和优异的循环稳定性（20 A g-1下循环10000次后比电容保留率为93.75%）。
此外,基于此LDH空心微米球作为正极组装的非对称超级电容器可以实现20 Wh kg-1的高能量密度。
2.以三聚氰胺作为氮源,通过简单的加热处理,成功实现了对石墨烯的氮掺杂。
氢氧化镍复合纳米材料的制备和电化学性能研究
Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｆｏｃｕｓｅｓ ｏｎ ｆｏｕｒ ｐａｒｔｓ，ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ： １．Ｉｎ ｔｈｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐａｒｔ，Ｆｉｒｓｔ ｏｆ ａｌｌ，ｔｈｅ ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ，ｃｌａＳｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｎａｔｕｒｅ ａｎｄ
ｔｈｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ，ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ ｗｅｒｅ ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ ｂｒｉｅｆｌｙ．
４．静止法．制备花状的氢氧化镍／金复合纳米薄膜。本法只是简单的将甲苯稀 释的三乙胺（微量）滴在含有硝酸镍和金纳米的混合溶液的表面，短时间后，待甲 苯挥发完，就会在气／液界面发现氢氧化镍／金的复合薄膜，本法制备的薄膜，同 样是接触气体的一面较为光滑，在接触液体的一面可以看到颗粒花状的微观形 貌。分别用膜的两面制备半胱氨酸、多巴胺、抗坏血酸以及葡萄糖的传感器进行 循环伏安特性比较，发现复合薄膜的两面在这些传感器中性能相差不大，但是在 碱性的电介质中，膜接触液体的一面存在较大的电容。
ｓｅｎｓｏｒｓ ｗｅｒｅ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ｂｙ ｂｏｔｈ ｓｉｄｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅｍｂｒａｎｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ Ｃｙｃｌｉｃ Ｖｏｌｔａｍｍｅｔｅｒ，ｔｈｅｒｅ ｗｅｒｅ ｆｅｗ ｄｉｓｔｉｎｇｕｉｓｈ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｉｎ ｔｈｅ ａｌｋａｌｉｎｅ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ， ｏｎｅ ｓｉｄｅ ｏｆｔｈｅ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｉｎ ｃｏｎｔａｃｔ、柝ｔｈ ｌｉｑｕｉｄ ｅｍｅｒｇｅｄ ａ ｌａｒｇｅ ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ．
钴锰层状双金属氢氧化物的制备及其电化学性能研究
钴锰层状双金属氢氧化物的制备及其电化学性能研究超级电容器因储能丰富、绿色环保、充放电速度快、循环寿命长、功率密度大而受到了极大的关注。
决定超级电容器性能的关键因素为电极材料。
在众多电极材料中,层状双金属氢氧化物(LDH)具有独特的层状结构,因此在催化剂、吸附剂、分子筛、超级电容器等众多领域都有很好的应用。
本文对其作为电极材料进行研究,首先选取钴、锰两种过渡金属元素,采用共沉淀法制备钴锰层状双金属氢氧化物(CoMn-LDH)。
然后,利用撞击流-旋转填料床(IS-RPB)对CoMn-LDH制备过程进行强化。
最后,引入聚吡咯(PPy)对CoMn-LDH性能进行改进。
主要研究内容如下:(1)共沉淀法制备CoMn-LDH基础研究。
在磁力搅拌条件下,将硫酸锰和硫酸钴的混合溶液与氢氧化钠反应进行CoMn-LDH制备。
主要研究了钴锰摩尔比,氢氧化钠浓度,晶化时间等操作参数对样品形貌、结构以及电化学性能的影响规律。
采用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和比表面积分析仪(BET)等测试手段对材料的物性进行表征,采用电化学工作站和蓝电电池测试系统等测试手段进行电化学性能测试。
结果表明:CoMn-LDH制备过程的适宜操作条件为钴锰摩尔比为2:1,氢氧化钠浓度为2 mol/L,晶化时间为21 h。
在该条件下制得CoMn-LDH的粒子大小为388.9 nm,比表面积为59.5 m~2/g,比容量为952 F/g,经过1000次恒流充放电测试以后,比容量保持率为92.7%。
(2)超重力强化CoMn-LDH制备过程及其电化学性能研究。
通过IS-RPB对反应过程的混合进行强化。
首先通过高速摄像机对CoMn-LDH的成核时间进行粗测,结果表明:CoMn-LDH的成核时间小于4 ms,属于快速成核反应,可应用超重力技术强化其制备过程。
然后对IS-RPB填料转速与液体流量等操作参数进行优化。
层状双金属氢氧化物形成机理的研究现状
CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2018年第37卷第1期·128·化 工 进展层状双金属氢氧化物形成机理的研究现状张胜寒，陈玉强，姜亚青，孙晨皓（华北电力大学(保定)环境科学与工程系，河北 保定071000）摘要：近年来，层状双金属氢氧化物（LDH ）凭借特殊的层状结构、极强的可调控性能、优异的环境兼容性及显著的应用效果等特点，在环保、催化、储能、传感等领域得到广泛关注。
国内外多数研究集中于LDH 可控合成工艺的改进完善及LDH 的应用探索，但迄今对制备LDH 时涉及其组成结构形貌的变化过程，即其形成机理的关注较少，相关机制解释模糊，深入研究其形成过程对于可控制备具有独特形貌和特定组成的LDH 及开发更深层次的应用具有至关重要的作用。
本文介绍了LDH 层板形成机理的3个主要研究方向，即以二价金属氢氧化物的存在为基础、以三价金属氢氧化物的存在为基础和拓扑相变机制，并分别进行了阐述辨析及对比分析，发现LDH 层板的形成是一个极其复杂的过程，多种机制往往共同作用，总结认为固液及液液反应在初期成核阶段占据主导地位，各自作用程度及不同层板构筑机制产生的主导作用易受到外界环境因素影响，而更为普遍的LDH 形成机制解释需要归纳总结更多LDH 层板构筑的区别和规律，宏观和微观上探索形成过程的内在机理及科学本质，以期为LDH 开发拓展提供理论基础。
关键词：层状双金属氢氧化物；形成机理；氢氧化物；拓扑相变；化学反应中图分类号：TQ13; O611.64 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2018）01–0128–12 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2017-0779R esearch progress of layered double hydroxide formation mechanismsZHANG Shenghan ，CHEN Yuqiang ，JIANG Yaqing ，SUN Chenhao（Department of Environment Science and Engineering ，North China Electric Power University ，Baoding 071000，Hebei ，China ）Abstract ：Layered double hydroxide （LDH ）are a kind of promising special multifunctional layeredmaterials ，which have the excellent regulatable capability ，perfect environmental compatibility and remarkable efficiency ，so they have been studied extensively in environmental protection ，catalysis ，energy storage ，transducer and other fields. Most researches are conducted on the improvement of tailored synthesis methods and application of LDH ，whereas the research on the transformation of LDH （composition ，structure and morphology ）is rare ，especially on the general formation mechanism of LDH. The controllable preparation and in-depth applications of LDH with unique morphology and specific composition are highly demanded. An overview and comparison are presented on the interpretations of primary LDH laminate formation mechanisms which are the existence of divalent metal hydroxide ，the existence of trivalent metal hydroxides and the direct topological phase transition mechanism. The solid-liquid and liquid-liquid reactions are thought to play a dominant role in the initial nucleation stage ，while the multiple mechanisms ，the various influences and the mastery reaction are easily affected by the external conditions. To obtain a more universal mechanistic insight on LDH究方向为金属腐蚀与防护及废水处理。
层状双氢氧化物纳米材料的研究进展
（ ｃ ｏ ｌ ｆ ｈ ｍｉ ｒ ｎ ｈ ｍｉａ Ｅ ｇｎ ｅｉ ｇ Ｓ ｅ ｚ ｅ ｉｅ ｓ ｙＧｕ ｎ ｄ ｎ ０ ０ ＰＲ Ｃｈｎ ） Ｓ ｈ ｏ ｅ ｓ ｙａ ｄＣ ｅ ｃ ｌ ｎ ｉｅ ｒ ， ｈ ｎ ｈ ｎ Ｕｎｖ ｒｉ ， ａ ｇ ｏ ｇ ５ ６ ， ． ｉａ ｏ Ｃ ｔ ｎ ｔ １ ８ ＡｂｔａｔＬ ｙ ｒｄｄ ｕ ｌ ｙ ｒｘｄ ｓＬ ｓ ｃ：ａ ｅｅ ｏ ｂｅｈ ｄ ｏ ｉｅ （ ＤＨｓｃ ｎｂ ｃ ｒｏ ａｅ ｔ ａｉｕ ｔｌ ａｉｎ ｔ ｅｈ ｄｏ ｉｅｌｙ ｒ ｎ ｒ ）ａ ｅｉ ｏｐ ｒｔｄｗｉ ｖ ｒ ｓｍｅａ ｃ ｔ ｓｎ ｏｔ ｙ ｒｘｄ ｅｓａ ｄ ｎ ｈ ｏ ｏ ｉ ｈ ａ
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关键词 ：层状双 氢氧化物 （ Ｄ ｓ Ｌ Ｈ）；纳米材料 ；制 备 ；性 能
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层状双金属氢氧化物及其衍生物电催化剂的制备与性能研究
在设定的电位下，测量电流随时间变化的关系，可以评估催化剂的稳定性。
电化学活性表征
活性物种表征
通过对比催化剂在电化学反应前后的物种变化，可以确定催化剂上参与反应的活性物种。
反应机理研究
通过分析电化学反应过程中电流随时间的变化规律，结合活性物种表征结果，可以揭示电化学反应机 理。
随着研究的深入，LDH及其衍生物的制备方 法和结构与性能关系等方面已经取得了一定 的进展，但仍然存在许多问题需要进一步解 决。例如，如何实现催化剂的高效制备和规 模化生产、如何提高催化剂的稳定性和耐久 性、如何深入理解催化剂的结构与性能关系
等方面的问题。
研究内容、目的和方法
研究内容：本课题旨在开发高效、稳 定的LDH及其衍生物电催化剂，研究 其制备方法、结构与性能关系等方面 的问题。具体研究内容包括
《层状双金属氢氧化物及其 衍生物电催化剂的制备与性
能研究》 2023-10-30
contents
目录
• 绪论 • 层状双金属氢氧化物及其衍生物的制备 • 层状双金属氢氧化物及其衍生物电催化剂
的物理和化学性质 • 层状双金属氢氧化物及其衍生物电催化剂
在燃料电池中的应用研究
contents
目录
• 层状双金属氢氧化物及其衍生物电催化剂 在锌空电池中的应用研究
02
层状双金属氢氧化物及其 衍生物的制备
制备方法概述
化学气相沉积（CVD）
利用前驱体在高温下发生化学反应，生成 目标产物。
溶液法
通过控制反应条件，从溶液中合成目标产 物。
物理法
利用物理手段，如机械研磨、激光诱导等 ，制备目标产物。
实验材料与设备
ldhs的制备方法及在电化学储能中的应用进展
王 童，段慧宇，陈昌云
（南京晓庄学院环境科学学院，江苏 南京 ） ２１１１７１
摘要：层状双金属氢氧化物（ＬＤＨｓ）由于其组成和形态之间的可调性使其在电化学能量储存和转化中受到越 来越多的关注。本文主要综述了 ＬＤＨｓ 的合成方法，性质和一些常见的掺杂／ 复合的 ＬＤＨｓ，以及其在电化学 储能设备中（尤其在电化学超级电容器中）的应用。此外，还对 ＬＤＨｓ 在电化学储能设备中应用的研究现状进 行了简单介绍。最后，对作为电化学储能设备电极材料的 ＬＤＨｓ 的未来发展趋势进行了总结和展望。 关键词：ＬＤＨｓ；电化学储能设备；合成方法；研究现状 中图分类号：Ｏ６４１ ８ 文献标志码：Ａ
： （ ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｌａｙｅｒｅｄ ｄｏｕｂｌｅ ｍｅｔａｌ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅｓ ＬＤＨｓ ａｒｅ ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ｉｎ ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｅｎｅｒｇｙ ｓｔｏｒａｇｅ ａｎｄ ｃｏｎｖｅｒ
ｓｉｏｎ ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅｉｒ ｅａｓｙ ｔｕｎａｂｉｌｉｔｙ ｂｅｔｗｅｅｎ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ． Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｍａｉｎｌｙ ｒｅｖｉｅｗｓ ｔｈｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ｐｒｏｐｅｒ
ｔｒｏｄｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｅｎｅｒｇｙ ｓｔｏｒａｇｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｉｓ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ａｎｄ ｆｏｒｅｃａｓｔｅｄ．
： ； ； ； Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ＬＤＨｓ ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｅｎｅｒｇｙ ｓｔｏｒａｇｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄｓ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｔａｔｕｓ
； 收稿日期：２０１９０３２２ 修回日期：２０１９０６１３ 基金项目：江苏省 ２０１８ 年度第五期“３３３ 工程”人才项目资助；南京晓庄学院高层次培育项目（２０１８ＮＸＹ２２）资助 联系人简介：陈昌云（１９７３），男，教授，主要从事无机与分析化学教学与科研。Ｅｍａｉｌ：１５１４４７０１８５＠ ｑｑ． ｃｏｍ
潜力无限的层状双金属氢氧化物电极材料
（研究者）通过运用简便的一步式湿法，成功地让泡沫镍上生长了排列整齐的分层NiMn层状双氢氧化物（NiMn-LDH）纳米片，其中尿素水解提供了碱和碳酸根离子。
实验所获得的NiMn-LDH@Ni foam具有高度定向的层状结构和超薄纳米片。
通过微调Ni / Mn摩尔比，优化的Ni3Mn1-LDH @ Ni foam具有最大的比电容(1511 F g-1 at 2.5 A g-1)，出色的倍率性能(80.1%retention at 48 A g-1)，高库仑效率和长期循环寿命。
总体来说，这项工作为合成具有极大增强超级电容器性能的层状镍锰双金属氢氧化物提供了一种快速且可调整的策略方法。
X.L. Guo, X.Y. Liu, X.D. Hao, S.J. Zhu, F. Dong, Z.Q.Wen, Y.X. Zhang, Nickelmanganese layered doublehydroxide nanosheets supported on nickel foam for high-performance supercapacitor electrode materials, Electrochim.Acta 194 (2016) 179–186①Well-aligned hierarchical NiMn-layered doublehydroxide (NiMn-LDH) nanosheets are successfully grownon Ni foam by a facile one-step wet-method, wherein ureahydrolysis supplies alkali and carbonate ion.②As-obtainedNiMn-LDH@Ni foam presents highly oriented layeredstructure with ultrathin nanosheets. ③By fine tuning Ni/Mnmole ratio, the optimized Ni3Mn1-LDH@Ni foam displaysmaximum specific capacitance (1511 F g-1 at 2.5 A g-1),excellent rate capability (80.1% retention at 48 A g-1), highcoulombic efficiency and long-term cycling life. ④In principle,this work provides a rapid and tunable strategy approach forsynthesis of NiMn-LDH with largely enhanced supercapacitorbehavior.这篇于2016年在Electrochimica Acta上发表的论文，由重庆大学材料科学与工程学院张育新教授团队撰写。
层状双金属氢氧化物的剥离方法及其应用
层状双金属氢氧化物的剥离方法及其应用近年来，层状双金属氢氧化物作为一种新型二维材料，受到了广泛的关注。
其具有优秀的光电性能、电化学性能和可调控的晶格结构，因此在能源存储、催化剂、传感器等领域具有巨大的应用潜力。
然而，要实现这些应用，首先需要解决的问题之一就是层状双金属氢氧化物的剥离方法。
1. 剥离方法1.1 机械剥离机械剥离是最常见的一种方法，通过机械力（如剥离膜、剥离垫等）来剥离层状双金属氢氧化物。
这种方法简单易行，但存在剥离效率低、可能造成结构破坏等问题。
1.2 化学剥离化学剥离通过对层状双金属氢氧化物进行化学处理，使其层层分离。
常用的化学剥离方法包括酸碱洗涤、离子交换等。
这种方法可以高效剥离，并且对晶体结构影响较小，但需要注意对环境和人体的安全。
1.3 气相剥离气相剥离是将层状双金属氢氧化物放置在特定气氛下进行热处理，通过气相分解来实现剥离。
这种方法操作简单，剥离效果好，但对操作环境和气氛要求严格。
2. 应用2.1 能源存储层状双金属氢氧化物在电化学储能领域有着广泛的应用。
其大比表面积和丰富的活性位点使其成为优秀的电极材料，可以应用于电容器、锂离子电池等设备中。
2.2 催化剂层状双金属氢氧化物在催化剂领域也有着重要的应用。
其特殊的结构和化学性质使其成为优秀的氧还原、氢析出等催化剂，具有很高的催化活性和稳定性。
2.3 传感器由于层状双金属氢氧化物的可调控晶格结构和优秀的电化学性能，使得其在传感器领域有着广阔的应用前景。
例如应用在气体传感、生物传感等领域，取得了很好的效果。
总结回顾本文首先介绍了层状双金属氢氧化物的剥离方法，包括机械剥离、化学剥离和气相剥离，并分析了它们的优缺点。
随后，本文重点介绍了层状双金属氢氧化物在能源存储、催化剂和传感器等领域的应用，并阐述了其在这些领域的应用前景。
个人观点和理解层状双金属氢氧化物的剥离方法和应用是一个非常具有挑战性和前景的研究领域。
在剥离方法方面，需要综合考虑剥离效率、结构破坏和环境安全等因素；在应用方面，需要不断深入挖掘其在能源存储、催化剂和传感器等领域的潜在价值。
镍基二维层状结构的双氢氧化物
镍基二维层状结构的双氢氧化物镍基双氢氧化物是一种新型的二维层状材料，它由镍离子和氢氧根离子组成。
近年来，由于其独特的结构和性能，镍基双氢氧化物在催化、传感器、储能等领域展示出了巨大的应用前景。
本文将介绍镍基双氢氧化物的合成方法、结构与性质以及应用前景。
首先，我们来看看镍基双氢氧化物的合成方法。
一般来说，镍基双氢氧化物的合成方法包括水热法、溶剂热法、水热合成法和电化学法等。
其中，水热法是最常用的方法之一。
在水热法中，一般是将镍盐与碱溶液反应，生成沉淀后通过水热处理形成层状结构的镍基双氢氧化物。
溶剂热法则是在有机溶剂中进行相应的反应，通过溶剂的热分解或水解得到所需的产品。
此外，水热合成法将金属镍溶液与碱溶液在一定的温度和压力条件下进行反应。
电化学法则是利用电化学方法在电解液中通过电解反应得到所需的产物。
接下来，我们来看看镍基双氢氧化物的结构与性质。
镍基双氢氧化物的化学式为Ni(OH)2，它具有层状结构。
在层状结构中，镍离子（Ni2+）和氢氧根离子（OH-）以及水分子（H2O）通过氢键相互连接。
这种层状结构使得镍基双氢氧化物具有较大的表面积和可调控的孔隙结构，为其在催化和储能领域的应用奠定了基础。
此外，镍基双氢氧化物还具有良好的导电性能和电化学储能性能，可以作为超级电容器、锂离子电池等能源储存器件的电极材料。
在催化领域，镍基双氢氧化物常用作水氧化反应催化剂。
水氧化反应是一种重要的反应，可以将水分解为氧气和氢气，从而产生可再生的氢能源。
镍基双氢氧化物具有良好的催化活性和稳定性，可以促进水氧化反应的进行。
此外，镍基双氢氧化物还可以作为催化剂应用于其他有机合成反应中，如醛烷氧化、芳烃烷基化等。
在传感器领域，镍基双氢氧化物可以作为电化学传感器的电极材料。
由于其较高的电子导电性能和电化学催化性能，镍基双氢氧化物可以用于检测环境中的有害气体，如氨气、硫氧化物等。
此外，镍基双氢氧化物还可以用于生物传感器，用于检测生物标志物，如葡萄糖、尿酸等。
镍铁双金属氢氧化物材料及其制备方法和应用[发明专利]
![镍铁双金属氢氧化物材料及其制备方法和应用[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/121ecce6ba4cf7ec4afe04a1b0717fd5360cb201.png)
专利名称：镍铁双金属氢氧化物材料及其制备方法和应用专利类型：发明专利
发明人：安承巾,孙星男,修石建
申请号：CN202011633125.X
申请日：20201231
公开号：CN112820552B
公开日：
20220628
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种镍铁双金属氢氧化物材料及其制备方法和应用，所述镍铁双金属氢氧化物材料含有由镍铁双金属氢氧化物纳米线相互交叉互联形成的网状多孔结构，其作为电极材料具有更高的比电容。
申请人：延边大学
地址：133000 吉林省延边朝鲜族自治州延吉市公园路977号
国籍：CN
代理机构：北京华进京联知识产权代理有限公司
代理人：王勤思
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层状金属氢氧化物的结构调控及其超级电容器应用进展
tors[ J] . Materials China, 2022, 41( 5) : 321- 330.
All Rights Reserved.
Recent Progress on Structure Regulation of
Layered Hydroxides and Their Application in Supercapacitors
摘 要: 随着环境污染与能源危机的加剧以及人类对能源的需求日益增长, 亟需寻找一种新型储能器件替代传统的化石燃
料。 超级电容器因其高功率密度、 长循环寿命、 宽温度范围、 高安全性、 环境友好的优势, 成为具有广泛应用前景的储能技
术。 然而, 受制于比电容( C) 低和电压窗口( V) 窄的影响, 超级电容器的能量密度难以满足储能市场的需求, 严重限制了其
电压较低, 水系超级电容器的工作电压通常不超过 1 V。
综上, 通过提升工作电压的方式来提升器件能量密度的
难度较高。 相对而言, 通过提升电极材料比电容来提升
器件能量密度是相对可行的途径 [8] 。
近年来, 具有赝电容特征的层状金属氢氧化物逐渐
成为超级电容器研究领域的新兴电极材料。 本文针对超
级电容器能量密不足这一挑战, 系统地总结了层状金
review summarizes the strategies for designing and optimizing inorganic layered hydroxides to enhance the specific capacitance by morphology and crystal structure regulation, respectively. We also expound our viewpoints on the future development prospects of the layered hydroxides for energy storage applications.
NiCo-LDH材料的形貌分析与电化学性能研究
第53卷第1期 辽 宁 化 工 Vol.53，No. 1 2024年1月 Liaoning Chemical Industry January，2024基金项目： 大学生创新创业训练计划（项目编号：202210144010）；沈阳市科技计划项目（项目编号：22-322-3-18）。
收稿日期： 2023-04-26NiCo -LDH 材料的形貌分析与电化学性能研究边建宇，杨洋，郑伊民，刘思彤，赵海涛*（沈阳理工大学， 辽宁 沈阳 110159）摘 要： 采用一步水热法在泡沫镍上合成镍钴层状双金属氢氧化物（NiCo -LDH）电极材料，用扫描电镜分析电极材料的微观形貌，X 射线衍射仪分析电极材料的物相，并在不同扫描速率以及不同电流密度下NiCo -LDH 纳米材料进行了电化学性能测试。
结果表明：随着尿素含量的增加，NiCo -LDH 的形貌由六角片状、草丛状，最后形成片层上带有针状形貌。
扫描速率为10 mV ·s -1时，在CV 曲线中可以清晰地看到氧化还原峰。
电极在0.30~0.35 V 之间的充放电曲线出现对称的充放电平台，说明其充放电容量和充放电时间均较优，该复合材料的电容性能良好。
关 键 词：层状双金属氢氧化物；NiCo -LDH：纳米材料中图分类号：TQ152 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2024）01-0018-04如今，在整个能源体系里，新能源占据了越来越重要的比例，使得寻找一种高效、清洁、可持续发展能源以及能源储存与转换的新技术需求日益迫切［1］。
拥有耐用且功率密度高的超级电容器则成为一种可以减轻环境污染和资源紧缺时最有希望实现能源高效和转换的新型储能设备［2］。
因此急需兼具高能量密度、长循环稳定性和高功率密度的超级电容器。
电容器由三部分组成, 电极片［3］、电解液［4］和隔膜［5］。
而电极材料是决定器件性能的主要因素,但由于目前已开发的电极材料普遍存在成本高、电位窗口窄、比电容小等问题限制了超级电容器的发展［6］。
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基于含镍层状双金属氢氧化物纳米复合材料的制备及其电容性
能的研究
超级电容器是一种介于常规电容器和二次电池之间的新型储能器件,因其充放电效率高时间短、能量密度高、使用寿命长和对环境无污染等优点,在电力、交通、能源等众多领域有广泛的应用前景。
电极材料是影响超级电容器性能的主要因素,所以优化电极材料的性能是研究超级电容器应用的关键。
在各种结构中,分级的纳米结构复合物超级电容器材料具有独特的优点,因为它们为电化学反应提供了大量的活性位点并促进了电化学过程中的离子转移。
作为代表性的二维（2D）材料,层状双金属氢氧化物（LDH）由于其组成和形态之间的可调性而受到越来越多的关注。
本文基于层状双金属氢氧化物材料,与金属氧化物（MnO<sub>2</sub>）以及金属有机框架（MOF）复合以得到高比电容和稳定性的纳米复合材料用作超级电容器电极材料。
主要内容如下:（1）采用水热法和氧化还原反应共沉淀法,合成了LDH/MnO<sub>2</sub>（NiAl-LDH/MnO<sub>2</sub>和
NiFe-LDH/MnO<sub>2</sub>）纳米复合材料,并对其进行了化学形貌表征、组分鉴定和电化学性能测试。
结果表明,得到的LDH/MnO<sub>2</sub>电化学性能良好。
在1 A
g<sup>-1</sup>时,NiAl-LDH/MnO<sub>2</sub>的比电容为1092 F
g<sup>-1</sup>;NiFe-LDH/MnO<sub>2</sub>的比电容为1127 F
g<sup>-1</sup>。
我们以LDH/MnO<sub>2</sub>复合材料和活性炭（AC）分别为正负极组装的不对称超级电容器具有卓越的循环稳定性。
10 A g<sup>-1</sup>循环10000次
后,NiAl-LDH/MnO<sub>2</sub>//AC不对称超级电容器保持率可达
90.1%;NiFe-LDH/MnO<sub>2</sub>//AC不对称超级电容器的保持率可达80.5%。
而且,NiAl-LDH/MnO<sub>2</sub>//AC不对称超级电容器在功率密度为789.8 W Kg<sup>-1</sup>时能量密度为30.4Wh
Kg<sup>-1</sup>,NiFe-LDH/MnO<sub>2</sub>//AC不对称超级电容器在功率密度为775.5 W Kg<sup>-1</sup>时能量密度为27.3 Wh Kg<sup>-1</sup>。
（2）采用水热法和硫化处理,合成了NiAl-LDH/Ni-MOF/S纳米复合材料,并对其进行了化学形貌表征、组分鉴定和电化学性能测试。
结果表明,得到的NiAl-LDH/Ni-MOF/S复合物电化学性能良好。
在1 A
g<sup>-1</sup>时,NiAl-LDH/Ni-MOF/S的比电容为1670 F g<sup>-1</sup>;30 A g<sup>-1</sup>时,比电容为1086 F g<sup>-1</sup>（65%）。
我们以NiAl-LDH/Ni-MOF/S和活性炭（AC）分别为正负极组装了不对称超级电容器,其具有卓越的循环稳定性。
10 A g<sup>-1</sup>循环10000次
后,NiAl-LDH/Ni-MOF/S//AC不对称超级电容器的保持率可达96.4%。
其在功率密度为800.0 W kg<sup>-1</sup>时可以达到35.4 W h
kg<sup>-1</sup>的高能量密度。