Mol. Catal.：鎳摻雜碳納米纖維的制備及其電化學性能研究

DOI: 10.1016/j.mcat.2021.111458

在這項研究中，以聚丙烯腈為碳源，醋酸鎳為鎳源，采用可控靜電紡絲工藝制備了高度均勻的鎳（Ni）摻雜碳納米纖維（CNFs）。纖維結構和形態特征表明，Ni-CNFs表面光滑，平均直徑為200-300nm。Ni摻雜顯著改善了CNFs的表面缺陷和結構性能。將所制備的Ni-CNFs作為電化學超級電容器的活性電極，通過循環伏安法（CV）研究了其在1M Na2SO4水溶液中的電容性能。Ni-CNFs電極的比電容為347.5 F g-1，是純CNFs電極的2倍，這表明Ni摻雜對CNFs的電化學性能有著顯著的作用。Ni-CNFs電極在Na2SO4電解液中的所有循環期間均顯示出高達91％的容量保持率。綜上，這項工作為靜電紡絲法制備高品質金屬摻雜CNFs提供了一條新的途徑。

圖1.低倍率（a，b）和高倍率（b）模式下Ni-CNFs的FESEM圖像。

圖2.所制備Ni-CNFs的TEM圖像（a），TEM映射元素（b）和元素線掃描映射（c）。

圖3.（a）所制備Ni-CNFs的X射線衍射和（b）拉曼散射光譜。

圖4.（a）所制備Ni-CNFs的全掃描，（b）高分辨率Ni2p和（c）高分辨率C1s XPS。

圖5.（a）所制備Ni-CNFs的氮氣吸附-解吸等溫線和（b）孔徑分布圖。

圖6.（a）在10-800mVs-1的不同掃描速率下的CV圖，以及（b）在1M Na2SO4電解質中Ni-CNFs電極的比電容與掃描速率的關系圖。

圖7.（a）所制備的Ni-CNFs電極在1M Na2SO4電解質中循環5000次后的多循環CV圖以及（b）比電容和電容保持率的變化。

圖8.（a）Ni-CNFs電極在不同電流密度下的恒電流充電/放電行為，以及（b）Ni-CNFs電極的比電容與電流密度的關系。

圖9.Zim與Zre模式下Ni-CNFs電極的EIS圖及其等效電路（插圖）。