无粘结剂化学浴沉积Ni(OH)2/NiO薄膜：相组成可调策略赋能高性能超级电容器电极

本推荐聚焦化学浴沉积（CBD）法制备无粘结剂Ni(OH)2/NiO复合薄膜，通过精准控温退火（450–650?°C）实现相组成与微观结构调控。研究揭示β-Ni(OH)2向立方NiO的渐进转化（XRD/Raman/XPS验证），纳米片至微颗粒形貌演变（SEM证实），及电解质依赖性电容行为：原始薄膜在KOH中达1495?F?g?1（富Ni2+/Ni3+活性位点），450?°C退火薄膜在Na2SO4中表现最优（137.7?F?g?1，低电荷转移电阻）。该工作为镍基电极的电解质适配设计提供关键见解。

　　

Highlight

本研究通过低温可扩展化学浴沉积（CBD）技术制备无粘结剂Ni(OH)₂薄膜，并经由450°C、550°C及650°C退火处理，获得相态可调的Ni(OH)₂/NiO复合材料。X射线衍射（XRD）、拉曼光谱与X射线光电子能谱（XPS）分析揭示了从层状β-Ni(OH)₂向立方晶系NiO的逐步相变过程。扫描电子显微镜（SEM）显示，原始薄膜呈现高比表面积纳米片结构，退火后转变为致密微米级颗粒聚集形态。

电化学性能在1?M KOH和1?M Na₂SO₄电解液中系统评估：富氢氧化物原始薄膜在KOH中表现出最高比电容（1495?F?g^?1），归因于丰富的Ni²⁺/Ni³⁺氧化还原活性位点；而450°C退火样品在Na₂SO₄中性能最优（137.7?F?g^?1），得益于其提升的电导率、部分保留的多孔结构及优异双电层行为。电化学阻抗谱（EIS）进一步证实，该样品在中性电解液中具有最低电荷转移电阻。

Conclusion

采用可扩展、低成本的CBD工艺成功制备无粘结剂Ni(OH)₂/NiO薄膜，系统研究退火温度对相组成与形貌的调控作用及其对电化学性能的影响。结构与谱学分析表明，温度驱动β-Ni(OH)₂向NiO转变，伴随结晶度提高与形貌从纳米片向致密微米颗粒的演化。电化学测试显示，450°C退火样品在中性电解液中综合性能最佳，凸显微观结构与相态优化对镍基薄膜在特定电解液中储能性能的关键作用。