图2-1 实验流程图
(1)探索实验过程中使用的溶剂以及镍源对于水凝胶形成的影响
表2-3 以氨水或水合肼为溶剂的部分实验
序号 GO/Ni(OH)2混合比例 溶剂 Ni源 是否80℃回流 能否形成水凝胶
1 1:0.5 氨水/水合肼 醋酸镍固体 否 否
2 1:0.5 氨水/水合肼 硝酸镍aq 否 否
3 1:0.75 氨水/水合肼 硝酸镍aq 否 否
4 1:1 氨水/水合肼 硝酸镍aq 否 否
5 1:2 氨水/水合肼 硝酸镍aq 否 否
6 1:3 氨水/水合肼 硝酸镍aq 否 否
表2-4 以NMP或乙二醇为溶剂的部分实验
序号 GO/Ni(OH)2混合比例 溶剂 Ni源 是否80℃回流 能否形成水凝胶
1 1:0.5 NMP/乙二醇 硝酸镍aq 否 能
2 1:0.5 NMP/乙二醇 醋酸镍固体 否 否
3 1:1 NMP/乙二醇 硝酸镍aq 否 能
4 1:1 NMP/乙二醇 醋酸镍固体 否 否
5 1:2 NMP/乙二醇 硝酸镍aq 否 能
6 1:3 NMP/乙二醇 醋酸镍固体 否 否
对比表2-3和表2-4可以看出,在其他条件不变的情况下,使用氨水或水合肼作为溶剂,不利于水凝胶的形成。氨水的碱性较NMP强,对形成的水凝胶起一定的破坏作用。表2-3中实验5,根据XRD表征,由于添加了水合肼,其较强的还原能力,使得最终GO上负载的为Ni,而不是期望中的Ni(OH)2;而使用乙二醇和NMP作为溶剂,环境比较温和,有利于水凝胶的形成。
再根据表2-4中,对比1#、2#、3#、4#实验,可以看出,使用醋酸镍固体直接加入反应体系中,作为水解生成的氢氧化镍的来源,并不利于水凝胶的形成。而使用硝酸镍溶液有利于水凝胶的形成。因此,可见提高体系中水的量对于水凝胶的形成有很大的帮助,在反应过程中,硝酸镍在GO片层上原位水解成氢氧化镍。提高水的用量后,体系中的氢键作用力大大提高,形成的水凝胶更稳定,便于进一步的电化学性能测试以及表征。
(2)探索实验过程中使用80℃回流对于水凝胶形成的影响
表2-5 改变搅拌温度的部分实验
序号 GO/Ni(OH)2混合比例 溶剂 Ni源 是否80℃回流 能否形成水凝胶
1 1:0.5 NMP/乙二醇 硝酸镍aq 是 否
2 1:0.5 NMP/乙二醇 硝酸镍aq 常温 能
3 1:1 NMP/乙二醇 硝酸镍aq 是 否
4 1:1 NMP/乙二醇 硝酸镍aq 常温 能 氢氧化镍石墨烯复合物水凝胶制备及其性能研究(7):http://www.751com.cn/cailiao/lunwen_5579.html