0 引言 　　超級電容器具有比電池高1O倍以上的功率密度，比靜電電容器高數(shù)十倍的能量密度，且具有充放電速度快、對環(huán)境無污染、循環(huán)壽命長等優(yōu)點，有望成為21世紀新型的綠色能源。眾所周知，無定型水合氧化釕是高功率高能量密度超級電容器最有希望的電極材料，但價格昂貴資源匱乏，所用電解質(zhì)污染環(huán)境，大大限制了它的商業(yè)開發(fā)。NiO等氧化物電極材料有著與RuOxH。O相似的功能，且價格便宜，很受研究人員的關(guān)注。 近年來已探索出多種合成納米NiO的方法_l]。在液相中，常溫條件下制備的前驅(qū)體沉淀往往結(jié)晶性能欠佳，易于團聚，在合成時添加表面活性劑能減弱前驅(qū)體的團聚程度，但仍無法消除高溫焙燒時由于鹽橋效應(yīng)和晶型快速轉(zhuǎn)變造成的團聚現(xiàn)象。若在焙燒前對常溫合成的前驅(qū)體進行水熱改性，則可利用高溫水溶液的強反應(yīng)活性和高分散能力進行“濕式燒結(jié)”，提高前驅(qū)體的結(jié)晶性能和分散性能s]，從而制備出分散性較好的氧化物納米粉體。本文以NiSO·6HO和NaOH為原料，采用常溫合成一水熱改性一中溫焙燒工藝制備納米氧化鎳，并研究了其電容性能。 1 實驗 1．1納米氧化鎳的制備 　　取20mL0．1mol／L的硫酸鎳水溶液放入100mL的燒杯中。在磁力攪拌下（保持攪拌速度500r／min）約加入20mL0．2mol／L氫氧化鈉水溶液，反應(yīng)完全得到淺綠色沉淀，調(diào)節(jié)母液的pH值為13．4O。將反應(yīng)混合物注入到50mL內(nèi)襯聚四氟乙烯的高壓反應(yīng)釜內(nèi)，填充度為8O，密封，放入DHG-9070A型電熱恒溫鼓風干燥箱中180℃水熱反應(yīng)24h，自然冷卻到室溫，過濾、洗滌，在真空干燥箱中80℃干燥4h，得到具有規(guī)則棱邊的六角薄片狀Ni（OH）。粒子。將得到的Ni一（OH）放入坩堝中，在高溫箱式爐中程序升溫到300°C焙燒2～3h。焙燒產(chǎn)物自然冷卻至室溫，然后磨碎，即得到納米氧化鎳。對NiO的前驅(qū)體Ni（OH）用DT-40型熱分析儀進行熱重分析，用S-430O型掃描電子顯微鏡觀測產(chǎn)物形貌和粒徑，用德國布魯克D-8型X衍射儀測定樣品NiO顆粒的晶體結(jié)構(gòu)。 1．2氧化鎳電極的制備 　　將制得的納米氧化鎳粉體與導(dǎo)電劑（乙炔黑）、PTFE（粘結(jié)劑）按7；2：l的比例混合，均勻地涂在準確稱量的泡沫鎳上，制成工作電極，以飽和甘汞電極（SCE）作參比電極，2cmX2cm鎳網(wǎng)作輔助電極和KOH溶液為電解液構(gòu)成三電極體系。 2 結(jié)果與討論 2．1氫氧化鎳的熱重分析 　　圖1是用水熱法制得的納米氫氧化鎳前驅(qū)體的TDTA曲線圖。從圖中可以看出，TG曲線都有2個失重階梯，第一個階梯的溫度區(qū)間低于200℃，坡度較小，是納米氫氧化鎳晶體緩慢失去結(jié)晶水的過程，DTA曲線對應(yīng)一個寬的吸熱峰，表明所得樣品在烘干后結(jié)晶水仍然存在；第二個階梯出現(xiàn)的溫度區(qū)間在200～292℃，在這個較高溫度下失重是因氫氧化鎳熱分解生成氧化鎳所造成，相應(yīng)地在DTA曲線上有一個較尖銳的吸熱峰。當溫度高于292°C后，TG曲線基本水平，表明前驅(qū)體分解基本完成，剩余晶體主要是氧化鎳，這為我們提供了熱解溫度的依據(jù)。 [align=left]2．2氧化鎳的X衍射分析 　　氧化鎳粉末的X衍射圖如圖2所示。樣品各衍射峰的位置和強度與立方晶系Ni0的基本一致，表明產(chǎn)物為立方晶型NiO晶體，3個典型的衍射峰分別為（111）、（200）和（220）晶面，與JCPD1049基本一致。從X射線衍射峰沒有觀察到任何雜質(zhì)相的存在，表明產(chǎn)物的純度很高，前驅(qū)體已經(jīng)全部分解。[/align][align=left]2．3氧化鎳的形貌表征 　　利用S-4300型掃描電子顯微鏡對產(chǎn)品進行觀察和表征。由圖3可見，所得納米氧化鎳的分散性很好，形貌為平均粒徑約為40nm的規(guī)則六角片狀，晶體屬于立方晶系，與XRD的結(jié)果一致。[/align][align=left]2．4納米氧化鎳的電化學(xué)性能 2．4．1電解液濃度對氧化鎳電容性能的影響 　　以Ni0電極作為研究電極，在電位范圍為一400～400mV、掃描速度分別為20mV／s和50mV／s的條件下，采用不同濃度（分別為lmol／L、2mol／L、3mol／L、4mol／L、5mol／L、6mol／L和7mol／L）的KOH電解液，按濃度的遞增順序依次進行循環(huán)伏安測試，結(jié)果如圖4所示。從圖4可以發(fā)現(xiàn)，在一定濃度范圍內(nèi)，掃描速度為50mV／s時，氧化鎳電極的比容量隨KOH電解液濃度的增加而增加；但當增加到一定濃度（Stool／L）時，比容量隨濃度變化的趨勢將變得不明顯。而在掃描速度為20mV／s的較低掃速下，濃度對電極比容量的影響較小。因此在較小電流下工作時應(yīng)采用濃度 為5mol／LKOH作為電解液。[/align][align=left]2．4．2氧化鎳電極比容量隨循環(huán)次數(shù)的變化 　　超級電容器的另一個優(yōu)點就是使用壽命長，隨循環(huán)次數(shù)的增加，電容量基本保持不變圖5是在5mol／LKOH電解液中，在電位范圍為——400～400mV、掃描速度為20mV／s條件下，氧化鎳電極的比容量隨循環(huán)次數(shù)變化的關(guān)系曲線圖。由圖5可知，電容量的變化經(jīng)歷了先升后降直至保持恒定3個階段。在前幾十次充、放電階段，氧化鎳電極活性物質(zhì)被激活，活性變得越來越高，比容量隨循環(huán)次數(shù)的增加而增加。隨充放電次數(shù)的繼續(xù)增加，電極材料中氧化鎳的含量逐漸減小，導(dǎo)致比容量逐漸減小，直到保持在25oF／g左右。[/align][align=left]2．4．3工作電位對氧化鎳電容性能的影響 　　考察了氧化鎳電極在不同工作電位下的比容量。圖6是電極在5mol／LKOH電解液中，在掃描速度20mV／s、不同電位范圍內(nèi)的循環(huán)伏安圖。從圖6中可以看出，NiO電極的比容量隨工作電位有較大的變化，增大工作電位，電極的比容量有較大的提高。[/align][align=left]2．4．5恒流充放電性能 　　電極在5mol／L的KOH中，在O～500mV的電位范圍內(nèi)以20mA的電流充放，其充放電曲線如圖7所示，得到的比容量為252F／g。[/align][align=left]3 結(jié)論 　　采用常溫合成一水熱改性一中溫焙燒工藝制備出了粒徑約為40nm的規(guī)則六角片狀形貌的氧化鎳電極材料。該材料在KOH溶液中表現(xiàn)出了法拉第準電容性質(zhì)，其比容量隨KOH濃度的增大而增大，直到KOH的濃度達到5mol／L時，NiO的比容量才不再發(fā)生明顯變化；電容比容量隨循環(huán)伏安掃描循環(huán)次數(shù)的增加經(jīng)歷了先升后降直至保持恒定3個階段。20mA恒電流充放電時，比容量達到252F／g。 參考文獻 　　1 XiangL，DengXY，JinY．ExperimentalstudyonsynthesisofNiOnano-partielesEl；．ScrMater，2002，47（4）：219 　　2 ZouBingsuo，WangLi，LinJingu．TheelectronicstructuresofNiOnanopartic|escoatedwithstearatesCJ]．SolidStateCommun，1995，94（1O）：847[/align]