76 应用化学第 36 卷克 AXS 公司 );TristarI3020 型分析仪 ( 美国麦克仪器公司 ); 科思特 CS310 型电化学工作站 ( 武汉科思特仪器股份有限公司 ) 聚乙烯吡咯烷酮 K 30(PVP, 上海蓝季生物有限公司 ), 六水合硝酸镍 (Ni(NO 3 ) 2 6H 2

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镰静危
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1 第 36 卷第 1 期应用化学 Vol.36Is 年 1 月 CHINESEJOURNALOFAPPLIEDCHEMISTRY Jan.2019 不同形貌氧化镍纳米材料的合成及其电化学性能 a,b 符婉琛李 a,b 倩 a,b 冯冬冬王 a,b 伟 a ( 长安大学环境科学与工程学院化学工程系 ; b 旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室西安 ) 摘要以水乙二醇为溶剂, 以聚乙烯吡咯烷酮 (PVP) 为表面活性剂, 采用溶剂热法合成了 NiO 纳米片,NiO 纳米薄片通过自组装形成花状结构改变反应温度和溶剂, 制备了 NiO 纳米立方体颗粒和 NiO 纳米球形颗粒用合成的 NiO 纳米材料制备工作电极, 在 6mol/L 的 KOH 溶液中利用三电极体系进行了电化学性能测试在电化学性能测试中进行了循环伏安测试恒电流充放电测试和电化学阻抗谱 (EIS) 测试结果表明, NiO 纳米片的比电容最高 ( 在电流密度为 0 5A/g 时比电容值为 402F/g), 倍率性能最佳 (0 5A/g 增加至 4A/g 时有 80 1% 的电容保持率 ) 在电流密度为 4A/g 时对 NiO 纳米片进行 1000 次恒流充放电循环测试, 比电容损失了 9 7% 关键词溶剂热 ;NiO 纳米材料 ; 超级电容器 ; 电容性能中图分类号 :O614;O646 文献标识码 :A 文章编号 : (2019) DOI: /j.isn 随着社会的进步和科学技术的发展, 人们对能量存储的需求也在不断提高, 电能的存储与释放成为研究人员所关注的热点问题 [1] 超级电容器是一种新型储能原件, 它介于传统的电能量储存元器件电池和静电电容器之间超级电容器具有存储容量比静电电容器更高, 功率密度比电池更高, 循环寿命比电池更长, 并且对环境的污染小等优点 [2 4], 使得它在国防移动通信和电子产品等许多领域有着广阔的应用前景 [5] 超级电容器按照电荷储存机制可以分为双电层电容器和赝电容 [6 7], 按照电极材料的不同可以分为碳材料超级电容器金属氧化物超级电容器导电聚合物超级电容器和复合材料超级电容器超级电容器的电化学性能在很大程度上取决于电极材料, 研究兼具优异电化学性能和低成本的电极材料是本领域的研究热点金属氧化物例如 RuO [8 9] 2 NiO [10 11] MnO [12 13] [14 15] [16 17] 2 Co 3 O 4 及 Ni(OH) 2 等在电化学过程中发生可逆的氧化还原反应, 是理想的电极材料在金属氧化物电极材料中,NiO 因为具有高的理论比电容较低的成本和对环境较小的污染而受到了广泛的关注固相法溶胶凝胶法液相沉淀法等方法得到的 NiO 材料容易发生团聚, 颗粒尺寸较大, 难以控制 [18] 形貌, 形貌往往不规则, 难以得到比表面积较大性能优良的材料 Zhang 等以氨水为沉淀剂, 以硝酸镍为镍源, 采用化学沉淀法然后经高温煅烧, 得到的 NiO 电极材料在 2A/g 的电流密度下, 比电容值为 [19] 232F/g Sun 等以 KOH 为沉淀剂, 以硫酸镍为镍源, 加入表面活性剂 SDBS, 经过超声波水浴加热后再高温煅烧, 得到的 NiO 电极材料在 1A/g 的电流密度下, 比电容值为 260F/g 本文采用温和简便的水乙二醇溶剂热合成方法, 以水和乙二醇的混合溶液为溶剂, 以尿素为沉淀剂, 聚乙烯吡咯烷酮 (PVP) 为表面活性剂, 合成了 NiO 纳米片, 这些 NiO 纳米薄片通过自组装形成花状结构通过改变反应温度和溶剂又得到了 NiO 纳米立方体颗粒和 NiO 纳米球形颗粒用这 3 种 NiO 纳米材料制备工作电极进行了电化学性能测试, 结果表明所合成的材料是较为理想的超级电容器电极材料 1 实验部分 1.1 仪器和试剂 S 4800 型冷场发射扫描电子显微镜 ( 日本 Hitachi 公司 );D8ADVANCEX 型射线衍射仪 ( 德国布鲁收稿, 修回, 接受国家自然科学基金 ( ) 陕西省自然科学基金 (2016JM5065) 中央高校基本科研业务费 ( ) 资助通讯联系人 : 王伟, 教授 ;Tel: ;Fax: ;E mail:wwchem@chd.edu.cn; 研究方向 : 电化学电容器

2 76 应用化学第 36 卷克 AXS 公司 );TristarI3020 型分析仪 ( 美国麦克仪器公司 ); 科思特 CS310 型电化学工作站 ( 武汉科思特仪器股份有限公司 ) 聚乙烯吡咯烷酮 K 30(PVP, 上海蓝季生物有限公司 ), 六水合硝酸镍 (Ni(NO 3 ) 2 6H 2 O, 广东光华科技股份有限公司 ), 尿素 (CH 4 N 2 O, 国药集团化学试剂有限公司 ), 乙二醇 ((CH 2 OH) 2, 天津市富宇精细化工有限公司 ), 无水乙醇 (CH 3 CH 2 OH, 天津市富宇精细化工有限公司 ), 聚偏氟乙烯 (PVDF, 法国阿科玛公司 ), 乙炔黑 ( 天津亿博瑞化工有限公司 ),N 甲基吡咯烷酮 (C 5 H 9 NO, 天津市福晨化学试剂厂 ), 本文所使用的试剂均为分析纯, 且未进一步的纯化处理直接使用 1.2 实验方法 NiO 纳米材料的制备氧化镍纳米片的制备纳米片是用水乙二醇溶剂热法制备的称取 1 5g 的聚乙烯吡咯烷酮 (PVP) 溶于 40mL 的去离子水中, 搅拌溶解, 然后加入 30mL 的乙二醇 (EG), 磁力搅拌 30min 将 1 746g 的 Ni(NO 3 ) 2 6H 2 O 和 1 8g 的 CO(NH 2 ) 2 加入上述混合溶液中, 继续磁力搅拌 30min 使其充分溶解将所得的溶液转移入 100mL 聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中,100 反应 12h 将所得产品用去离子水和无水乙醇各洗涤 3 遍, 放入 60 烘箱中干燥 15h 最后, 将干燥后的粉末放入马弗炉中 400 煅烧 2h 即可得到 NiO 将此种方法制得的 NiO 编号记为样品 M1 氧化镍纳米立方体颗粒的制备制备立方体颗粒的溶剂热反应条件为 160 反应 12h, 其余反应条件和制备方法与纳米片相同将此种方法制得的 NiO 编号记为样品 M2 氧化镍纳米球形颗粒的制备制备球形颗粒水热反应使用的溶剂为水, 将纳米片溶剂热反应的 40mL 的去离子水 +30mL 的乙二醇反应体系变为 70mL 去离子水, 其余反应条件和制备方法与纳米片相同将此种方法制得的 NiO 编号记为样品 M 电化学性能测试工作电极的制备将制得的 NiO 与聚偏氟乙烯 (PVDF) 乙炔黑按照质量比的比例用玛瑙研钵研磨混合均匀, 滴入数滴 N 甲基吡咯烷酮 (NMP) 调成泥浆状, 将泥浆状混合物涂于泡沫镍 (1cm 1cm) 上将所制的电极放入 60 烘箱中干燥 6h, 用 10MPa 压力压制成型压制成型的电极片上负载的活性物质质量约为 2 5mg 电化学性能测试在电化学工作站上进行, 使用的是三电极体系以所制备的泡沫镍电极为工作电极 Pt 电极为辅助电极 Hg/HgO 电极为参比电极 6mol/L 的 KOH 溶液为电解液, 分别进行了循环伏安测试恒电流充放电测试和电化学阻抗谱测试 2 结果与讨论 2.1 样品的形貌与结构表征图 1 为 3 种反应条件下所得到的 3 种不同形貌产物的 SEM 照片图 1A 和 1B 是采用水乙二醇溶剂热方法在 100 进行反应所得到的 NiO 纳米片 ( 样品 M1) 的 SEM 图由图 1 可知, 该 NiO 样品由许多 NiO 纳米薄片通过自组装形成花状结构, 具有多级结构本实验采用了水乙二醇的溶剂热反应体系, 乙二醇对无机盐具有较好的溶解性, 同时乙二醇的粘度很大, 会阻碍粒子的传质过程, 降低晶体生长速率, 使产物尺寸均一化 NiO 纳米片的尺寸相对均匀, 单一薄片的尺寸大约在 300nm, 形成的花状结构尺寸大约在 1μm 这种由片状 NiO 通过自组装堆积形成的结构具有大的比表面积和许多孔隙结构, 有利于法拉第反应过程中电解质离子的运输, 更大的比表面积也有利于 NiO 在反应过程中与电解液进行更充分的接触为了探究反应温度和溶剂对产物形貌的影响, 又进行了其它反应条件的实验温度是水热反应的一个重要影响因素, 在其它物理和化学条件保持不变的情况下, 晶体的生长速率一般随着温度的升高而加快图 1C 和 1D 是采用水乙二醇溶剂热方法在 160 进行反应所得到的 NiO 纳米立方体颗粒 ( 样品 M2) 的 SEM 照片由图 1C 和 1D 可知,NiO 纳米立方体颗粒的尺寸很小, 为 100~200nm, 粒径分布较为均匀图 1E 和 1F 是采用水热方法在 100 进行反应所得到的 NiO 纳米球形颗粒 ( 样品 M3) 的 SEM

第 1 期符婉琛等 : 不同形貌氧化镍纳米材料的合成及其电化学性能 77 图 1 不同反应条件下产物的 SEM 照片 Fig.1 SEM imagesoftheproductsobtainedindiferentreactionconditions A,B.NiOnanosheets(M1);C,D.NiOnanocubes(M2);E,F.

3 第 1 期符婉琛等 : 不同形貌氧化镍纳米材料的合成及其电化学性能 77 图 1 不同反应条件下产物的 SEM 照片 Fig.1 SEM imagesoftheproductsobtainedindiferentreactionconditions A,B.NiOnanosheets(M1);C,D.NiOnanocubes(M2);E,F.NiOnanospheres(M3) 照片 NiO 纳米球形颗粒的直径大小约为 900nm 从图中可以看出, 球形颗粒的表面并不光滑, 呈现绒毛状, 表面由许多细的纤维构成在这 3 种形貌的 NiO 的制备实验中均添加了 PVP 作为表面活性剂,PVP 是一种水溶性高分子化合物, 毒性很低 PVP 吸附在纳米颗粒表面形成了保护, 防止纳米颗粒之间发生团聚 PVP 对粒子的不同晶面有不同的吸附趋向, 吸附在不同的晶面上, 这有助于降低表面张力, 促进微晶的定向生长图 2 为 3 种不同形貌的 NiO 的 XRD 谱图由图 2 可知, 所制备的 3 种样品有 5 个明显的衍射峰, 分别位于和 79 4 的位置, 分别对应 NiO(JCPDSNo ) 的 (111) (200) (220) (311) 和 (222) 晶面除了上述 5 个图 2 制备的 NiO 产物的 XRD 谱图衍射峰, 无其它杂峰的出现, 表明所合成的物质为较 Fig.2 XRDpaternsoftheas synthesizednioproducts M1.NiOnanosheets;M2.NiOnanocubes;M3.NiOnanospheres 纯的氧化镍选取谢乐 (Scherer) 公式对 M1 M2 和 M3 的晶粒尺寸大小进行计算, 如式 (1) 所示 :

4 78 应用化学第 36 卷 D = Kλ (1) βcosθ 式中,D 为晶粒尺寸 (nm);k 为参数 ;λ 为测试 X 射线的波长 (nm);β 为衍射峰半高宽 (Rad);θ 为衍射角 (Rad) 经过计算 M1 晶粒大小约为 31nm,M2 的晶粒大小约为 33nm,M3 的晶粒大小约为 39nm 对 3 种不同形貌的 NiO 进行了 BET 测试, 表 1 列出了 M1 M2 M3 样品的比表面积平均孔径和孔体积 M1 纳米片与另外两种形貌相比拥有更大的比表面积, 这有利于 NiO 在反应过程中与电解液进行更充分的接触图 3 是 M1 的 N 2 吸附脱附等温线, 该材料的吸附脱附等温线属于 Ⅳ 型等温线表 1 M1 M2 M3 的比表面积平均孔径和孔体积 Table1 BETsurfacearea,averageporesizeandporevolumeofM1,M2,M3 Sample BETsurfacearea/(m 2 g -1 ) Averageporesize/nm Porevolume/(cm 3 g -1 ) M M M 电化学性能测试图 3 M1 的 N 2 吸附脱附曲线 Fig.3 NitrogenadsorptionanddesorptionisothermsofM1(NiOnanosheets) 为了探究所制备的材料的电化学性能, 利用了三电极体系在 6mol/L 的 KOH 溶液中进行了电化学性能测试 NiO 电极发生了可逆的氧化还原反应 [11], 如式 (2) 所示 : - NiO+OH 幑幐 NiOOH+e - (2) 图 4A 是以 M1(NiO 纳米片 ) 为工作电极材料的循环伏安测试曲线在循环伏安曲线中出现了明显图 4 M1 在不同扫描速率下的循环伏安曲线 (A) 及 M1 M2 M3 在扫描速率 5mV/s 的循环伏安曲线 (B) Fig.4 CVcurvesofM1atdiferentscanrates(A)andM1 M2 M3atscanrateof5mV/s(B) M1.NiOnanosheets;M2.NiOnanocubes;M3.NiOnanospheres

5 第 1 期符婉琛等 : 不同形貌氧化镍纳米材料的合成及其电化学性能 79 的氧化还原峰, 曲线形状明显区别于双电层电容器, 表明 NiO 电极材料的储能过程具有非常典型的赝电容特性 [20] 电流随着扫描速率的增大相应地增大, 氧化还原峰电势差也随着扫描速率的增大小幅增加图 4B 是 M1(NiO 纳米片 ) M2(NiO 纳米立方体颗粒 ) M3(NiO 纳米球形颗粒 ) 在扫描速率为 5mV/s 的循环伏安曲线从图 4B 中可以看出,M1 M2 M3 的循环伏安曲线具有比较相似的形状对比循环伏安曲线所围成的图形的面积 M1>M2>M3, 所以可知 M1 具有更大的比电容图 5 M1 在不同电流密度下的恒流充放电曲线 (A);M1 M2 M3 在电流密度 0.5A/g 的恒流充放电曲线 (B);M1 M2 M3 在不同电流密度下的比电容值 (C);M1 循环稳定性测试曲线 (D) Fig.5 (A)Galvanostaticcharge/dischargecurvesofM1atdiferentcurentdensities;(B)Galvanostaticcharge/ dischargecurvesofm1,m2,m3at0.5a/g;(c)specificcapacitanceofm1,m2,m3atvariouscurentdensities; (D)CyclingperformanceofM1 M1.NiOnanosheets;M2.NiOnanocubes;M3.NiOnanospheres 图 5A 是以 M1 为工作电极材料来进行恒流充放电测试的恒流充放电测试曲线, 电流密度分别为和 4A/g 在不同的电流密度下, 充放电曲线均表现出了良好的对称性图 5B 是 M1 M2 M3 分别在电流密度为 0 5A/g 的恒流充放电曲线依据恒流充放电曲线, 可使用式 (3) 来计算比电容量 [21] : C = IΔt (3) mδv 式中,C 为比电容 (F/g);I 为放电电流 (A);Δt 为放电时间 (s);m 为工作电极上的活性物质的质量 (g); ΔV 为放电的电势窗口 (V) 图 5C 为 M1 M2 M3 在不同电流密度下的比电容值当 M1 在电流密度为和 4A/g 时, 通过计算可以得知其相应的比电容值分别为和 322F/g 当电流密度为 0 5A/g 时,M1 M2 M3 的比电容值分别为和 249F/g M1 与 M2 M3 相比具有更高的比电容值 M1 在电流密度从 0 5A/g 增加至 4A/g 时, 比电容从 402F/g 降至 322F/g, 在电流密度为 4A/g 时的比电容值是 0 5A/g 时的 80 1% M2 在电流密度从 0 5A/g 增加至 4A/g 时, 比电容从 354F/g 降至 267F/g, 在电流密度为 4A/g 时的比电容值是 0 5A/g 时的 75 4% M3 在电流密度从 0 5A/g 增加至 4A/g 时, 比

6 80 应用化学第 36 卷电容从 249F/g 降至 187F/g, 在电流密度为 4A/g 时的比电容值是 0 5A/g 时的 75 1% 这表明了以 NiO 纳米片为工作电极材料与其它两种形貌相比具有更好的倍率性能对比电容值较高的 M1 进行了循环稳定性测试图 5D 是 M1 在电流密度为 4A/g 时, 进行 1000 次恒流充放电的循环稳定性测试的结果在循环 1000 次后,M1 有 90 3% 的电容保持率, 这表明了样品有着较好的循环稳定性和可逆性对比 M1 与文献中 NiO 电极材料的电化学性能 ( 表 2), 可见 M1 电化学性能良好, 这可能与其形貌和结构有着密切的关系, 由纳米薄片自组装而成的花状的 NiO 工作电极材料拥有着较小的晶粒尺寸, 较大的比表面积, 这有利于电解液与活性物质之间更加充分地接触, 提高了电极材料的利用率它的结构可以促进电子的传输, 减小电子传递过程中间的阻力法拉第反应过程有了更大的反应活性面积, 从而使得其电化学性能可以得到一定的提高表 2 M1 与其他文献中 NiO 电极材料电容性能的比较 Table2 CapacitiveperformancesofM1comparedtootherreportedNiO electrodematerials NiOelectrodestructures Specificcapacitance/(F g -1 ) References M1 402F/gat0.5A/g Thiswork Nanosheetasembles 81.76F/gat0.5A/g [22] Nanospindles 56.2F/gat10mV/s [23] Holowspheres 287F/gat1A/g [24] Nanoflakes 401F/gat0.5mA/cm 2 [10] 图 6 M1 M2 M3 的阻抗图谱, 插图为其高频区放大图和等效电路 Fig.6 NyquistplotsofM1 M2 M3(Insets:enlargedpartofthehighfrequencyregionandtheequivalentcircuit) M1.NiOnanosheets;M2.NiOnanocubes;M3.NiOnanospheres 图 6 是 M1 M2 M3 的电化学阻抗谱, 频率范围为 100KHz~0 01Hz, 交流幅值为 5mV 从图 6 中可以看出, 电化学阻抗谱主要包括两部分 : 高频区的半圆弧形和低频区的直线半圆弧形的直径大小代表的是电荷转移电阻 (R ct ) 半圆弧形与坐标轴的交点代表的是溶液电阻 (R s ), 这主要包括电解液的离子阻抗, 电极材料自身的电阻电解液与电极材料之间的接触电阻和电极材料上涂布的活性物质与集流体之间的接触电阻低频区的直线代表 Warburg 阻抗, 直线的斜率越大, 说明 Warburg 阻抗越小, 越有利于电解质离子在电极材料中的运输 [25] 从图 5 可以看出,M1 M2 M3 的 R s 均很小, 分别为和 0 79Ω 在低频区直线部分 M1 的斜率最小, 与其它两种形貌相比 M1 拥有更低的 Warburg 阻抗 3 结论采用了水乙二醇溶剂热的方法合成了 NiO 纳米片, 通过改变反应温度和溶剂又得到了纳米立方体颗粒和纳米球形颗粒其中 NiO 纳米片拥有最高的比电容, 当电流密度为 0 5A/g 时, 比电容值为 402F/g 纳米立方体颗粒和纳米球形颗粒当电流密度为 0 5A/g 时, 比电容值分别为 354 和 249F/g

7 第 1 期符婉琛等 : 不同形貌氧化镍纳米材料的合成及其电化学性能 81 NiO 纳米片 1000 次充放电循环后有 90 3% 的电容保持率, 表现出良好的循环稳定性 NiO 纳米片工作电极材料拥有着较小的晶粒尺寸, 较大的比表面积, 这有利于电解液与活性物质之间更加充分地接触, 提高了电极材料的利用率, 这使得它拥有更优良的电化学性能参考文献 [1]JinH,WangX M,GuZR,etal.A FacileMethodforPreparingNitrogen DopedGraphemeandItsApplicationin Supercapacitors[J].JPowerSources,2015,273: [2]MaoL,LiY,ChiCY,etal.ConjugatedPolyfluoreneImidazoliumIonicLiquidsIntercalatedReducedGraphemeOxidefor HighPerformanceSupercapacitorElectrodes[J].NanoEnergy,2014,6: [3] Ingram M D,StaescheH,RyderK S.Ladder Doped Polypyrole:A PosibleElectrodeMaterialforInclusionin ElectrochemicalSupercapacitors[J].JPowerSources,2004,129(1): [4]WestoverAS,TianJW,BernathS,etal.AMultifunctionalLoad BearingSolid StateSupercapacitor[J].NanoLet,2014, 14(6): [5]SimonP,GogotsiY.MaterialsforElectrochemicalCapacitors[J].NatMater,2008,7: [6]GonzlezA,GoikoleaE,BarenaJA,etal.ReviewonSupercapacitors:TechnologiesandMaterials[J].RenewSustainable EnergRev,2016,58: [7]FrackowiakE,BéguinF.CarbonMaterialsfortheElectrochemicalStorageofEnergyinCapacitors[J].Carbon,2001,39 (6): [8]SubramanianV,HalSC,SmithPH,etal.MesoporousAnhydrousRuO 2 asasupercapacitorelectrodematerial[j].solid StateIonics,2004,175: [9]ZhengYZ,DingHY,ZhangML.Hydrous Ruthenium OxideThinFilmElectrodesPreparesbyCathodicElectrodeposition forsupercapacitors[j].thinsolidfilms,2008,516(21): [10]VijayakumarS,NagamuthuS,MuralidharanG.SupercapacitorStudiesonNiONanoflakesSynthesizedThroughaMicrowave Route[J].ACSApplMaterInterfaces,2013,5(6): [11]LiuA F,CheH W,MaoY X,etal.Template FreeSynthesisofOne DimensionalHierarchicalNiO NanotubesSelf asembledbynanosheetsforhigh performancesupercapacitors[j].ceramint,2016,42(9): [12]SubramanianV,ZhuHW,WeiBQ.NanostructuredMnO 2 :HydrothermalSynthesisandElectrochemicalPropertiesasa SupercapacitorElectrodeMaterial[J].JPowerSources,2006,159(1): [13]DongXC,WangXW,WangJ,etal.SynthesisofaMnO 2 GrapheneFoamHybridwithControledMnO 2 ParticleShape anditsuseasasupercapacitorelectrode[j].carbon,2012,50: [14]JangGS,AmeenS,AkhtarM S,etal.CobaltOxideNanocubesasElectrodeMaterialforthePerformanceEvaluationof ElectrochemicalSupercapacitor[J].CeramInt,2018,44(1): [15]XiaXH,TuJP,WangXL,etal.MesoporousCo 3 O 4 MonolayerHolow SphereArayasElectrochemicalPseudocapacitor Material[J].ChemCommun,2011,47(20): [16]ChengHL,SuAD,LiSH,etal.FacileSynthesisandAdvancedPerformanceofNi(OH) 2 /CNTsNanoflakeComposites onsupercapacitorapplications[j].chemphyslet,2014,601(5): [17]LangJW,KongLB,WuW J,etal.AFacileApproachtothePreparationofLoose packedni(oh) 2 NanoflakeMaterials forelectrochemicalcapacitors[j].jsolidstateelectrochem,2009,13(2): [18]ZhangYQ,XiaXH,TuJP,etal.Self asembledsynthesisofhierarchicalyporousniofilm anditsapplicationfor ElectrochemicalCapacitors[J].JPowerSources,2012,199: [19]SunW H,ChenLH,MengSJ,etal.SynthesisofNiONanosphereswithUltrasonicMethodforSupercapacitors[J].Mat SciSemiconProc,2014,17(1): [20]LiuM M,ChangJ,SunJ,etal.SynthesisofPorousNiOUsingNaBH 4 DisolvedinEthyleneGlycolasPrecipitantforHigh performancesupercapacitor[j].electrochimacta,2013,107:9 15. [21]KuangM,WenZQ,GuoXL,etal.EngineeringFirecracker likebeta ManganeseDioxides@spinelNickelCobaltates NanostructuresforHigh PerformanceSupercapacitors[J].JPowerSources,2014,270(4): [22]XiaoH H,YaoSY,LiuH D,etal.NiO NanosheetAsemblesforSupercapacitorElectrodeMaterials[J].ProgNat Sci Mater,2016,26(3): [23]ZhouH,LvBL,XuY,etal.SynthesisandElectrochemicalPropertiesofNiONanospindles[J].MaterResBul,2014,50 (2): [24]YanX Y,TongX L,WangJ,etal. RationalSynthesisofHierarchicalyPorousNiO Holow Spheresand Their

8 82 应用化学第 36 卷 SupercapacitorApplication[J].MaterLet,2013,95(3):1 4. [25]QianY,LuSB,GaoFL.PreparationofMnO 2 /GrapheneCompositeasElectrodeMaterialforSupercapacitors[J].JMater Sci,2011,46(10): SynthesisandElectrochemicalPropertiesofNiO NanomaterialswithDiferentMorphologies FUWanchen a,b,liqian a,b,fengdongdong a,b,wangwei a,b ( a DepartmentofChemicalEnginering,ColegeofEnvironmentScienceandEnginering; b KeyLaboratoryofSubsurfaceHydrologyandEcologicalEfectsin AridRegion,MinistryofEducation,Chang anuniversity,xi an710054,china) Abstract NiOnanosheetshavebeensynthesizedviaafacilesolvothermalrouteusingwater ethyleneglycolas solventandpolyvinylpyrolidone(pvp)assurfactant.thesenionanosheetswereinterweavedwitheachother toformhierarchicalflower shapedstructures.nanocubesandnanosphereswerealsoobtainedthroughchanging thereactiontemperatureandsolvent.theelectrochemicaltestswereconductedusingathree electrodesystem in6mol/lkoh withtheas synthesizednio astheworkingelectrode.electrochemicalpropertieswere characterizedby cyclic voltammetry, galvanostatic charge/discharge measurements, and electrochemical impedancespectroscopy.nionanosheetsexhibitthehighestspecificcapacitance(402f/gatcurentdensity of0 5A/g)andthebestratecapability(80 1% capacitanceretentionfrom 0 5A/gto4A/g).NiO nanosheetsalsoshowexcelentcyclestability,onlylost9 7% after1000cycles. Keywords solvothermal;nionanomaterials;supercapacitors;capacitiveperformance Received ;Revised ;Accepted SupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(No ),theNaturalScienceFundationofShaanxiProvince(No. 2016JM5065),theFundamentalResearchFoundationfortheCentralUniversities(No ) Corespondingauthor:WANGWei,profesor;Tel: ;Fax: ;E mail:wwchem@chd.edu.cn;researchinterests: supercapacitor

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76 应用化学第 36 卷 克 AXS 公司 );TristarI3020 型分析仪 ( 美国麦克仪器公司 ); 科思特 CS310 型电化学工作站 ( 武汉科思特仪器股份有限公司 ) 聚乙烯吡咯烷酮 K 30(PVP, 上海蓝季生物有限公司 ), 六水合硝酸镍 (Ni(NO 3 ) 2 6H 2

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