簡易合成NiO三維奈米結構應用於超級電容器

Abstract

鎳的氧化物/氫氧化物，如：NiO、Ni(OH)2、NiCo2O4，由於低成本和對環境友好等優點在能量儲存應用中引起了極大關注，它的表面積與比電容值有直接的關係，通常表面積越大比電容越高，關於氫氧化鎳的許多研究中都以合成各種形態和改善比表面積為目的，其中，以三維多孔結構(如:花狀結構，絨毛狀，奈米管陣列)最受到關注，因為它們可以促進電解質和活性物質之間的電化學反應。 本研究主要是以水熱法(Hydrothermal)製備三種不同形貌的氧化鎳奈米結構，並比較其電化學特性，透過調整前驅液的pH值來改變氫氧化鎳形貌，且成功找到其中有序的規律，將水熱得到的氫氧化鎳煆燒即獲得氧化鎳奈米結構。經分析證實，在三種形態中，具有獨特三維網絡和最高孔隙體積的奈米花狀氧化鎳為優異的電極，擁有最大的比電容值，且顯示出較好的超級電容性能，原因是氧化鎳的孔洞，提供電解質接觸和運輸的優勢，而花狀氧化鎳結構中的三維奈米通道，提供更長的電子通路，研究表明，形成三維奈米網絡是提高超級電容器電化學性能的直接手段。

Nickel oxide/hydroxide such as NiO, Ni(OH)2, NiCo2O4, have attracted great attention in energy storage applications due to their advantages of low cost and environmental friendliness. In general, the larger the specific surface area, the higher the specific capacitance value. Therefore, it is effective to synthesize various nanostruture to improve the specific surface area.

In this article, we prepared three nickel oxide nanostructures with different morphology like flower-, slice-, and particle shapes by hydrothermal method and compared their electrochemical properties. The morphology of as-prepared Ni(OH)2 by controlling the pH of the solution. The nanoflower shaped NiO, having the greatest pore volume but the lowest surface area, exhibited the greatest specific pseudocapacitance.