氢氧化镍石墨烯复合物水凝胶制备及其性能研究(4)
Yuxi Xu等[21]采用简单的一步水热过程得到自组装水溶胶，将二文石墨烯分散液转变为三文网状石墨烯。制得的网状石墨烯具有优异的热稳定性、高电导率、储能模量大等特点。
Liu Fei等[22]通过一种自组装方法制备得到了海绵状的石墨烯。该法中不需要任何模板或基片，即可得到独立的石墨烯薄膜。利用氧化石墨烯在水中形成的均一稳定的纳米分散液，配合真空浓缩产生的流体力学作用力，形成自组装海绵状石墨烯。并且通过改变温度，氧化石墨烯的起始浓度和蒸发温度等可以得到不同厚度（200 nm~1 μm）的GO（Graphene Oxide）薄膜。
1．3 石墨烯基复合物
1.3.1 石墨烯复合物的制备及其电化学性能
单纯石墨烯虽然循环性能比较好，但是能量密度略显不足，而金属氧化物/氢氧化物和聚合物的容量比较高。如果将两者进行复合，可兼顾高能量密度和功率密度，对于探索和开发高性能超级电容器的电极材料具有很重要的意义。目前，有关石墨烯复合物制备的研究已经有了突破性的进展。
1.3.2 Ni(OH)2/石墨烯的制备
Hailiang Wang等[1]采用两步合成法制备了石墨烯与Ni(OH)2的复合物，第一步是将石墨分散于DMF中，向分散液中加入醋酸镍，再将其加热到80℃。第二步将第一步中制得的产物转移至反应釜中在180℃下反应10 h。材料中单晶的Ni(OH)2直接生长在石墨烯片层上，其比电容高达1335 F/g。
朱俊武，陈胜等[24]也是采用两步合成法制备纳米Ni(OH)2与石墨烯的复合物，第一步是将100 mL，0.1 mg/mL的石墨烯悬浮液充分搅拌，再将Ni(NO3)2溶液加入悬浮液中，继续搅拌。第二步将第一步中制得的产物转移至反应釜中在180℃下反应12 h。所得复合物中，Ni(OH)2纳米片与石墨烯形成类似“三明治”的夹层结构。其比电容在扫描速率为5 mV/s的时候测得高达1162.7 F/g。在该过程中涉及的复合物制备原理如下：
二价镍在溶液中水解形成氢氧化镍，H+，NO3-，生成的H+，NO3-，与石墨烯上的碳原子反应，在石墨烯片层上形成官能团。但是体系中由于二价镍水解形成的H+浓度较低，因此对石墨烯晶格的破坏程度小，石墨烯原来所具有的优异性能便被保存下来。
1.4 氢氧化镍
1.4.1 氢氧化镍电极概述
纳米材料由于其颗粒较小（1 nm~100 nm），因此其性能和常规材料相比有较大的不同。随着纳米材料科学技术的迅猛发展，纳米材料的研究逐渐扩展到化学电源领域和能源存储领域。纳米材料制备技术对于氢氧化镍的合成有一定的指导意义，使其在比容量提升方面有了质的飞越，因此合成纳米氢氧化镍也成为研究的热点。纳米Ni(OH)2以其优良的电化学性能以及高的质子扩散系数赢得了学术界的广泛关注。
Ni(OH)2的电极工作原理：Ni(OH)2 + OH- → NiOOH + H2O + e-
1.4.2 氢氧化镍的制备方法
1.4.2.1 固相沉淀转化法
沉淀转化法是在综合了各种液相法的基础上，发展而得的一种制备纳米材料的新型方法。它是根据难溶化合物溶度积的不同，通过改变沉淀剂或者沉淀条件，转化温度等转化条件，同时借助于表面活性剂来控制沉淀颗粒的生长，防止颗粒之间的团聚，从而获得分散性良好的纳米微粒。该方法成本低、工艺简单、产率高，易于实现工业规模化生产。A.Mutit[25]等在一定浓度的Ni(NO3)2或NiC12溶液中，用尿素作为沉淀剂，通过尿素的水解来制备得到Ni(OH)2，结果得到聚集的球形Ni(OH)2纳米颗粒。
1.4.2.2 液相沉淀反应法
1.4.2.2.1 配位沉淀法
配位沉淀法的实现过程：（1）先在金属盐溶液中加入某种配位剂；（2）将配位剂转化为可溶的配位化合物后，加入沉淀剂；（3）控制沉淀剂的加入方式或者加料速度以获得纳米微粒[28]。
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