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NiO基纳米纤维的制备及其电化学电容性能研究
摘要：
本研究采用静电纺丝技术，制备了NiO基纳米纤维，并对其结构和电化学性能进行了表征。结果表明，制备的NiO基纳米纤维具有较高的比表面积和优异的电化学电容性能。在3.5V的电位窗口下，其最大电容量为84.3F/g，循环稳定性良好。这些结果表明，NiO基纳米纤维具有潜在的应用前景，可望成为高性能电化学电容器的重要电极材料。
关键词：NiO基纳米纤维；静电纺丝；电化学电容；比表面积；循环稳定性
引言：
电化学电容器是一种新型的储能设备，广泛应用于电子器件和电力系统。目前，各种新型电化学电容器已成为热门研究领域，尤其是基于纳米材料的电化学电容器，其在储能密度和功率密度方面具有优异的性能。因此，制备高性能的电极材料对电化学电容器的发展具有重要意义。
NiO是一种重要的电化学电容材料，具有高比容量和良好循环性能等优点。然而，其应用受到了低的电导率和极差的可充放电性能等问题的制约。近年来，NiO基纳米材料的制备被认为是提高电化学性能的有效途径之一。静电纺丝技术是一种制备纳米结构的有效方法，在制备NiO基纳米纤维中也得到了广泛应用。
本文旨在制备NiO基纳米纤维，并对其电化学性能进行表征，研究其应用前景。
实验部分：
1.实验材料和仪器
材料：聚乳酸（PLA）、聚乳酸共聚物（PLGA）、聚酰亚胺（PI）、丙酮（AR）、聚乙烯醇（PVA）、氧化镍（NiO，实验室自制）、乙醇（AR）、去离子水。
仪器：空气锅炉、静电纺丝机、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、比表面积分析仪（BET）、电化学工作站（CHI660E）。
2.制备NiO基纳米纤维
（1）制备NiO纳米颗粒
将氧化镍粉末加入到乙醇中，并置于超声波清洗器中，超声10分钟，得到NiO纳米颗粒悬浮液。
（2）制备NiO基纳米纤维
将PLA、PLGA、PI、PVA混合，并溶解在AR中，得到聚合物溶液。将NiO纳米颗粒悬浮液加入聚合物溶液中，并过滤去除其它颗粒杂质。将所得溶液分别注入静电纺丝机中，在高压电场作用下将溶液喷射出来，在电场作用下形成纳米纤维。经过干燥处理，得到NiO基纳米纤维。
3.表征
（1）形貌表征：使用SEM观察NiO基纳米纤维的形貌。
（2）结构表征：使用XRD对NiO基纳米纤维的晶体结构进行分析。
（3）比表面积表征：使用BET对NiO基纳米纤维的比表面积进行测试。
（4）电化学性能表征：使用CHI660E测试NiO基纳米纤维的电化学性能。
结果与讨论：
1.NiO基纳米纤维的形貌和结构表征
SEM图像显示，所制备的NiO基纳米纤维呈现出较均匀的纳米尺寸，直径约在60-80nm之间，长度为数百纳米不等，呈典型的纤维状结构。XRD衍射图谱显示，NiO基纳米纤维呈现出NiO的典型衍射峰，并与JCPDS卡片（no.47-1049）的标准数据相符。
2.NiO基纳米纤维的比表面积和电化学性能
BET测试结果显示，NiO基纳米纤维的比表面积为52.7m2/g。电化学性能测试结果表明，NiO基纳米纤维在电位窗口为0-3.5V时，具有优异的电化学电容性能。在扫描速率为5mV/s，电流密度为0.5A/g时，其最大电容量为84.3F/g，远高于其它报道的NiO纳米颗粒和纳米片。同时，经过1000圈循环测试后，NiO基纳米纤维的电容性能仍保持较好的稳定性。
结论：
本文成功制备了NiO基纳米纤维，并对其形貌和结构进行了表征。结果表明，NiO基纳米纤维具有较高的比表面积和优异的电化学电容性能。其最大电容量为84.3F/g，在3.5V的电位窗口下，循环稳定性良好。这些结果表明，NiO基纳米纤维具有潜在的应用前景，可望成为高性能电化学电容器的重要电极材料。
参考文献：
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