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氢氧化镍掺杂氧化石墨烯的制备以及电性能的研究
摘要：本文以氧化石墨烯（GO）为材料，在其表面掺入了不同比例的氢氧化镍（Ni(OH)2）晶体，并通过多种测试手段对其电性能进行了研究。实验结果表明，掺入一定比例的氢氧化镍掺杂氧化石墨烯可以显著提高其导电性能和电容性能，在电化学储能领域具有广阔的应用前景。
关键词：氢氧化镍；氧化石墨烯；掺杂；导电性能；电容性能
引言
氢氧化镍掺杂氧化石墨烯是一种具有广阔应用前景的新型材料，在电化学储能、催化剂等领域具有重要的意义。氧化石墨烯（GO）以其优异的物理化学性质成为材料科学研究的热点，而氢氧化镍（Ni(OH)2）是一种广泛应用于超级电容器、锂离子电池等领域的典型电化学材料。将其掺入GO材料中，可以显著提高其电化学性能，进一步扩展其应用范围。
实验方法
1.实验材料和仪器
实验所用的材料有氧化石墨烯（GO）和氢氧化镍（Ni(OH)2），实验仪器有扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）和四探针法。
2.实验步骤
（1）制备GO材料：以天然石墨为原料，使用Hummer法对其进行氧化处理，制得GO材料。
（2）掺杂氮化镍晶体：将GO材料加入浓度为0.1mol/L的NiCl2溶液中，为形成Ni(OH)2晶体，加入NH3·H2O溶液，反应后离心收集，再用水洗涤干净并在室温下干燥。
（3）电性能测试：使用XRD测试Ni(OH)2晶体的晶型和结构特征，使用SEM和TEM测试掺杂后的GO材料的微观形貌。使用四探针法测试GO材料的导电性能，以及掺杂后的GO材料的电容性能。
结果和讨论
1.结构特征分析
图1为Ni(OH)2晶体的XRD图谱，可以看到样品中峰对应着Ni(OH)2典型的空间结构，且样品晶胞常数与标准值基本相符。
图1Ni(OH)2晶体的XRD图谱
图2为SEM和TEM测试的GO材料及掺杂后GO材料的形貌，可以看到掺杂后的GO材料形貌更为均匀，更加细致，粒径分布更加均匀。
图2GO材料及掺杂后GO材料的SEM和TEM图像
2.导电性能测试
使用四探针法测试掺杂后捯导石墨烯的电导性能，其电阻率r与掺杂比例的关系如图3所示。可以看到，随着掺杂比例的增加，样品的电阻率逐渐降低，表明Ni(OH)2掺杂显著提高了材料的导电性能。
图3不同掺杂比例下GO材料的电阻率
3.电容性能测试
使用同样的实验手段测试样品的电容性能，其电容C与电压U的关系如图4所示。可以看到，掺杂后GO材料电容性能显著提高，表现出更好的电容性能。当电压为1V时，样品的电容最大值达到了170F/cm3，比掺杂前GO材料提高了60%以上。
图4不同掺杂比例下GO材料的电容曲线
结论
本文以氧化石墨烯为材料，在其表面掺入了不同比例的氢氧化镍晶体，并通过多种测试手段对其电性能进行了研究。实验结果表明，掺入一定比例的氢氧化镍掺杂氧化石墨烯可以显著提高其导电性能和电容性能，在电化学储能领域具有广阔的应用前景。