CN110350180B - 三元异质结NiO/Ni2P/N-C纳米片复合材料制备方法及其在钠离子电池中的应用 - Google Patents

三元异质结NiO/Ni2P/N-C纳米片复合材料制备方法及其在钠离子电池中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种三元异质结NiO/Ni2P/N‑C纳米片复合材料制备方法及其在钠离子电池中的应用，属于钠离子电池负极材料技术领域。本发明的技术方案要点为：将CTAB和镍源加入到乙醇和水的混合溶液中形成均匀溶液，将均匀溶液水热反应得到β‑Ni(OH)2 NSs前驱体；将β‑Ni(OH)2 NSs前驱体加入到碱性缓冲溶液中并加入盐酸多巴胺反应得到β‑Ni(OH)2@PDA NSs中间产物；将中间产物在高纯氮气保护下进行热处理即可获得NiO@N‑C NSs；将NiO@N‑C NSs和磷源合理配比，在高纯氮气保护下热处理得到三元异质结NiO/Ni2P/N‑C纳米片复合材料。本发明制备的三元异质结NiO/Ni2P/N‑C纳米片复合材料用作钠离子电池负极材料时展示出了优异的倍率性能和循环性能。

Description

三元异质结NiO/Ni2P/N-C纳米片复合材料制备方法及其在钠 离子电池中的应用
技术领域
本发明属于钠离子电池负极材料技术领域，具体涉及一种三元异质结NiO/Ni2P/N-C纳米片复合材料制备方法及其在钠离子电池中的应用。
背景技术
钠离子电池由于钠资源丰富、安全性能好、价格低廉等优点而吸引了人们的广泛关注，同时由于钠元素与锂元素处于同一主族，物理化学性质相似，且钠离子电池与锂离子电池有类似的充放电机理，因此钠离子电池被认为是发展新能源、实现规模化储能极具潜力的二次电池。在钠离子电池中，研发新型高性能的负极材料是提升钠离子电池性能的有效策略。适用于钠离子电池负极材料的主要包括有嵌入类、合金类和转换类材料.其中，合金类和转化类材料由于具有较高的理论比容量而受到广泛关注。Ni基材料则是该类材料的一个重要研究方向。其中，NiO作为负极材料时拥有相对低的电压滞后、合适的可逆电势、高密度和高的理论比容量（718mA h g-1）、相对低的成本和环境友好等特性。但由于NiO低的导电性，导致其具有差的倍率性能和循环性能，并且在钠化和去钠化期间，NiO纳米粒子间严重的聚集和大的体积变化导致其容量快速衰减。理论比容量相对较低的Ni2P由于具有独特的纳米片结构,能够有效缓冲嵌入脱出过程中的体积膨胀,从而在一定程度上提高循环性能。同时较弱的Ni-P键作用力使得在转化反应过程中的可逆性能更好。因此,构建NiO与Ni2P的异质结构,不仅能够优化钠离子电池的比容量,同时组分间的协同作用对于提高储钠的电化学反应活性和循环稳定性有着重要作用。因此,合理设计异质结构纳米粒子用作钠离子电池负极材料来提高电池倍率性能和循环寿命的是人们长期追求的一种理想途径。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种工艺简单、反应条件温和且反应效率较高的三元异质结NiO/Ni2P/N-C纳米片复合材料制备方法，该方法制得的三元异质结NiO/Ni2P/N-C纳米片复合材料作为钠离子电池的负极材料时，具有较高的比表面积，有利于电解液对电极材料的浸润，使钠离子在活性物质上更多的嵌入和脱嵌，提高钠离子电池的容量并且结构稳定，保证钠离子在充放电过程中快速移动，提高钠离子电池的循环稳定性。
本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，三元异质结NiO/Ni2P/N-C纳米片复合材料制备方法，其特征在于具体步骤为：
步骤S1：将CTAB和镍源加入到乙醇和水的混合溶液中，超声搅拌以形成均匀溶液，再将均匀溶液转移到不锈钢高压釜中于160～200℃水热反应12~36h即可得到β-Ni(OH)2 NSs前驱体，所述镍源为乙酸镍、硝酸镍、氯化镍、硫酸镍或氢氧化镍中的一种或多种；
步骤S2：将步骤S1得到的β-Ni(OH)2 NSs前驱体加入到pH为8.0～9.0的碱性缓冲溶液中超声搅拌以形成均匀溶液，随后加入盐酸多巴胺反应即可得到β-Ni(OH)2@PDA NSs中间产物；
步骤S3：将步骤S2得到的β-Ni(OH)2@PDA NSs中间产物在高纯氮气保护下，以1～10℃/min的升温速率加热至300～550℃热处理1～6h，再自然冷却至室温即可获得NiO@N-CNSs；
步骤S4：将步骤S3得到的NiO@N-C NSs和磷源分别放在两个独立的瓷舟中在高纯氮气保护下，以1～20℃/min的升温速率加热至200～500℃热处理1～10h，再自然冷却至室温即可得到三元异质结NiO/Ni2P/N-C NSs复合材料，所述磷源为磷酸二氢钠、磷酸二氢钾或氯化磷中的一种或多种。
进一步优选，步骤S2中所述碱性缓冲溶液为碳酸盐/碳酸氢盐缓冲溶液、磷酸盐/磷酸氢盐缓冲溶液或三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液中的一种或多种。
进一步优选，步骤S4中所述NiO@N-C NSs与磷源的投料摩尔比为1:1～1:10。
进一步优选，所述三元异质结NiO/Ni2P/N-C NSs复合材料中NiO占NiO/Ni2P/N-CNSs质量百分比为10%-80%，Ni2P占NiO/Ni2P/N-C NSs质量百分比为10%-80%，N-C占NiO/Ni2P/N-C NSs的质量百分比为5%-80%，该三元异质结NiO/Ni2P/N-C NSs复合材料通过构建NiO与Ni2P的异质结构,不仅能够优化钠离子电池的比容量,同时组分间的协同作用对于提高储钠的电化学反应活性和循环稳定性有着重要作用。
本发明所述的三元异质结NiO/Ni2P/N-C纳米片复合材料在钠离子电池负极材料中的应用，其特征在于具体过程为：将2.2g CTAB和2.4mmol C4H6NiO4·4H2O加入到60mL乙醇和11mL水的混合溶液中；将上述混合物超声搅拌以形成均匀溶液；然后将均匀溶液转移到衬有聚四氟乙烯的100mL不锈钢高压釜中并在180℃下加热反应24h；通过离心分离法，用去离子水反复洗涤沉淀，在80℃干燥12h即可收集浅绿色β-Ni(OH)2 NSs前驱体；取600mg β-Ni(OH)2 NSs前驱体加入到750mL 10mmol L-1的三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液中于室温磁力搅拌30min，随后加300mg盐酸多巴胺，再持续搅拌6h；随后通过离心分离法，用乙醇和去离子水反复洗涤沉淀；在80℃干燥沉淀8h即可得到β-Ni(OH)2@PDA NSs中间产物；在高纯氮气保护下，以3℃/min的升温速率加热到350℃煅烧β-Ni(OH)2@PDA NSs中间产物2h，再自然冷却到室温即可获得NiO@N-C NSs；最后将NiO@N-C NSs和NaH2PO2·H2O放在两个独立的瓷舟中，在炉子的上游侧放NaH2PO2·H2O瓷舟且Ni与P的摩尔比为1:3；在高纯氮气保护下，以3℃/min的升温速率加热至350℃煅烧2h，再自然冷却到室温即可获得三元异质结NiO/Ni2P/N-C NSs复合材料；
将制得的三元异质结NiO/Ni2P/N-C NSs复合材料、碳黑和粘结剂以质量比60:30:10混合配成浆料，均匀地涂敷到铜箔集流体上得到工作电极，以锂金属薄片作为对电极，玻璃纤维微孔滤膜作为隔膜，1mol/L NaClO4溶液作为电解液，该电解液中的溶剂为体积比1:1的碳酸乙烯酯与碳酸二甲酯的混合液，在手套箱中装配成钠离子电池，该钠离子电池在200mA g-1电流密度下，首次可逆比容量达到268mAh g-1，循环100圈以后仍能保持在116mAhg-1，容量保持率达43.8%，三元异质结NiO/Ni2P/N-C NSs复合材料用作钠离子电池负极材料时展现出优异的倍率性能和循环性能。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1、本发明的制备方法简单、反应条件温和且反应效率高，表现出很好的应用前景；
2、本发明采用聚多巴胺来包裹修饰NiO粒子，聚多巴胺中包含丰富的活性基团，其对NiO纳米片有较好的亲和性，可以在NiO纳米片表面获得稳定的包覆层结构，提高该材料的导电性；
3、本发明合成的三元异质结NiO/Ni2P/N-C纳米片复合材料可以提供额外的电荷存储，能够有效的缓解循环期间大的体积变化，并且提供丰富的界面空间供钠离子传输和电子迁移，从而更有效的缩短电子和钠离子的扩散距离和加快其电子迁移速率；
4、本发明提供三元异质结构NiO/Ni2P/N-C纳米片复合材料及其改善钠离子电池的倍率性能和循环性能属于保护内容。
附图说明
图1是实施例1制备的NiO/Ni2P/N-C NSs复合材料的XRD图；
图2是实施例1制备的NiO/Ni2P/N-C NSs复合材料的SEM图；
图3是实施例1制备的NiO/Ni2P/N-C NSs复合材料作为钠离子电池负极材料时的倍率性能图；
图4是实施例1制备的NiO/Ni2P/N-C NSs复合材料作为钠离子电池负极材料时的循环性能图。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
NiO/Ni2P/N-C NSs复合材料的制备
将2.2g CTAB和2.4mmol C4H6NiO4·4H2O加入到60mL乙醇和11mL水的混合溶液中；将上述混合物超声搅拌以形成均匀溶液；然后将均匀溶液转移到衬有聚四氟乙烯（PTFE）的100mL不锈钢高压釜中并在180℃下加热反应24h；通过离心分离法，用去离子水反复洗涤沉淀，在80℃干燥12h即可收集浅绿色β-Ni(OH)2 NSs前驱体；取600mg β-Ni(OH)2 NSs前驱体加入到750mL 10mmol L-1的三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液（pH为8.0～9.0）中于室温磁力搅拌30min，随后加入300mg盐酸多巴胺，再持续搅拌6h；随后通过离心分离法，用乙醇和去离子水反复洗涤沉淀；在80℃干燥沉淀8h即可得到β-Ni(OH)2@PDA NSs中间产物；在高纯氮气保护下，以3℃/min升温速率加热到350℃煅烧β-Ni(OH)2@PDA NSs中间产物2h，再自然冷却到室温即可获得NiO@N-C NSs；最后将NiO@N-C NSs和NaH2PO2·H2O放在两个独立的瓷舟中，在炉子的上游侧放NaH2PO2·H2O瓷舟且Ni与P的摩尔比为1:3；在高纯氮气保护下，以3℃/min的升温速率加热至350℃煅烧2h，再自然冷却到室温即可获得三元异质结NiO/Ni2P/N-CNSs复合材料。
实施例2
NiO/Ni2P/N-C NSs复合材料的制备
将2.2g CTAB和2.4mmol C4H6NiO4·4H2O加入到60mL乙醇和11mL水的混合溶液中；将上述混合物超声搅拌以形成均匀溶液；然后将均匀溶液转移到衬有聚四氟乙烯（PTFE）的100mL不锈钢高压釜中并在180℃下加热反应24h；通过离心分离法，用去离子水反复洗涤沉淀，在80℃干燥12h即可收集浅绿色β-Ni(OH)2 NSs前驱体；取600mg β-Ni(OH)2 NSs前驱体加入到750mL 10mmol L-1的三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液（pH为8.0～9.0）中再室温磁力搅拌30min，随后加入300mg盐酸多巴胺，再持续搅拌6h；随后通过离心分离法，用乙醇和去离子水反复洗涤沉淀；在80℃干燥沉淀8h即可得到β-Ni(OH)2@PDA NSs中间产物；在高纯氮气保护下，以5℃/min的升温速率加热到450℃煅烧β-Ni(OH)2@PDA NSs中间产物5h，再自然冷却到室温即可获得NiO@N-C NSs；最后将NiO@N-C NSs和NaH2PO2·H2O放在两个独立的瓷舟中，在炉子的上游侧放NaH2PO2·H2O瓷舟且Ni与P的摩尔比为1:5；在高纯氮气保护下，以5℃/min的升温速率加热至450℃煅烧2h，再自然冷却到室温即可获得NiO/Ni2P/N-C NSs复合材料。
实施例3
NiO/Ni2P/N-C NSs复合材料的制备
将2.2g CTAB和2.4mmol C4H6NiO4·4H2O加入到60mL乙醇和11mL水的混合溶液中；将上述混合物超声搅拌以形成均匀溶液；然后将均匀溶液转移到衬有聚四氟乙烯（PTFE）的100mL不锈钢高压釜中并在180℃下加热反应24h；通过离心分离法，用去离子水反复洗涤沉淀，在80℃干燥12h即可收集浅绿色β-Ni(OH)2 NSs前驱体；取600mg β-Ni(OH)2 NSs前驱体加入到750mL 10mmol L-1的三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液（pH为8.0～9.0）中于室温磁力搅拌30min，随后加入300mg盐酸多巴胺，再持续搅拌6h；随后通过离心分离法，用乙醇和去离子水反复洗涤沉淀；在80℃干燥沉淀8h即可得到β-Ni(OH)2@PDA NSs中间产物；在高纯氮气保护下，以10℃/min的升温速率加热到350℃煅烧β-Ni(OH)2@PDA NSs中间产物8h，再自然冷却到室温即可获得NiO@N-C NSs；最后将NiO@N-C NSs和NaH2PO2·H2O放在两个独立的瓷舟中，在炉子的上游侧放NaH2PO2·H2O瓷舟且Ni与P的摩尔比为1:10；在高纯氮气保护下，以10℃/min的升温速率加热至500℃煅烧5h，再自然冷却到室温即可获得NiO/Ni2P/N-C NSs复合材料。
用XRD和SEM表征了实施例1-3制得的三元异质结NiO/Ni2P/N-C NSs复合材料，图1为实施例1制得的三元异质结NiO/Ni2P/N-C NSs复合材料的XRD图谱，可见所合成的材料的组分主要是NiO（JCPDS 89-7130）和Ni2P（JCPDS 89-2742），由于所得的碳是非结晶性的结构，所以没有其衍射峰。图2为实施例1制得的三元异质结NiO/Ni2P/N-C NSs复合材料的扫描电子显微镜（SEM）照片，由图可以发现NiO/Ni2P/N-C NSs复合材料是由薄片堆叠而成的。
实施例4
三元异质结NiO/Ni2P/N-C NSs复合材料在制备钠离子电池负极材料中的应用
将实施例1制得的三元异质结NiO/Ni2P/N-C NSs复合材料、碳黑和粘结剂以质量比60:30:10混合配成浆料，均匀地涂敷到铜箔集流体上得到的工作电极，以锂金属薄片作为对电极，玻璃纤维微孔滤膜（英国Whatman公司）作为隔膜，1mol/L NaClO4溶液（溶剂为体积比1:1的碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯混合溶液）作为电解液，在手套箱中装配成钠离子电池。
将上述装配的钠离子电池在LAND充放电测试仪上进行充放电测试，测试的充放电区间为0.005-3V。在0.05C、0.1C、0.2C、0.4C、0.8C、1C、2C、和4C的充放电倍率下测试了所装配钠离子电池的倍率性能。
图3为实施例1制得的三元异质结NiO/Ni2P/N-C NSs复合材料作为钠离子电池负极材料时的倍率性能图。图4为实施例1制得的三元异质结NiO/Ni2P/N-C NSs复合材料作为钠离子电池负极材料时的循环性能图。从图中可以看出，所述三元异质结NiO/Ni2P/N-CNSs复合材料在200mA g-1电流密度下，首次可逆比容量达到了268mAh g-1，循环100圈以后仍能保持在116mAh g-1，容量保持率达43.8%，表明该NiO/Ni2P/N-C NSs复合材料用作钠离子电池负极材料时展现出优异的倍率性能和循环性能。
以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。

Claims (4)

1.三元异质结NiO/Ni2P/N-C纳米片复合材料在钠离子电池负极材料中的应用，其特征在于该三元异质结NiO/Ni2P/N-C纳米片复合材料由以下方法制得：
步骤S1：将CTAB和镍源加入到乙醇和水的混合溶液中，超声搅拌以形成均匀溶液，再将均匀溶液转移到不锈钢高压釜中于160～200℃水热反应12~36h即可得到β-Ni(OH)2 NSs前驱体，所述镍源为乙酸镍、硝酸镍、氯化镍、硫酸镍或氢氧化镍中的一种或多种；
步骤S2：将步骤S1得到的β-Ni(OH)2 NSs前驱体加入到pH为8.0～9.0的碱性缓冲溶液中超声搅拌以形成均匀溶液，随后加入盐酸多巴胺反应即可得到β-Ni(OH)2@PDA NSs中间产物；
步骤S3：将步骤S2得到的β-Ni(OH)2@PDA NSs中间产物在高纯氮气保护下，以1～10℃/min的升温速率加热至300～550℃热处理1～6h，再自然冷却至室温即可获得NiO@N-C NSs；
步骤S4：将步骤S3得到的NiO@N-C NSs和磷源分别放在两个独立的瓷舟中在高纯氮气保护下，以1～20℃/min的升温速率加热至200～500℃热处理1～10h，再自然冷却至室温即得到三元异质结NiO/Ni2P/N-C NSs复合材料，所述磷源为磷酸二氢钠、磷酸二氢钾或氯化磷中的一种或多种；
所述三元异质结NiO/Ni2P/N-C NSs复合材料中NiO占NiO/Ni2P/N-C NSs质量百分比为10%-80%，Ni2P占NiO/Ni2P/N-C NSs质量百分比为10%-80%，N-C占NiO/Ni2P/N-C NSs的质量百分比为5%-80%，该三元异质结NiO/Ni2P/N-C NSs复合材料通过构建NiO与Ni2P的异质结构，不仅能够优化钠离子电池的比容量，同时组分间的协同作用对于提高储钠的电化学反应活性和循环稳定性有着重要作用。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于具体过程为：将2.2g CTAB和2.4mmolC4H6NiO4·4H2O加入到60mL乙醇和11mL水的混合溶液中；将上述混合物超声搅拌以形成均匀溶液；然后将均匀溶液转移到衬有聚四氟乙烯的100mL不锈钢高压釜中并在180℃下加热反应24h；通过离心分离法，用去离子水反复洗涤沉淀，在80℃干燥12h即可收集浅绿色β-Ni(OH)2 NSs前驱体；取600mg β-Ni(OH)2 NSs前驱体加入到750mL 10mmol L-1的三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液中于室温磁力搅拌30min，随后加300mg盐酸多巴胺，再持续搅拌6h；随后通过离心分离法，用乙醇和去离子水反复洗涤沉淀；在80℃干燥沉淀8h即得到β-Ni(OH)2@PDANSs中间产物；在高纯氮气保护下，以3℃/min的升温速率加热到350℃煅烧β-Ni(OH)2@PDANSs中间产物2h，再自然冷却到室温即可获得NiO@N-C NSs；最后将NiO@N-C NSs和NaH2PO2·H2O放在两个独立的瓷舟中，在炉子的上游侧放NaH2PO2·H2O瓷舟且Ni与P的摩尔比为1:3；在高纯氮气保护下，以3℃/min的升温速率加热至350℃煅烧2h，再自然冷却到室温即获得三元异质结NiO/Ni2P/N-C NSs复合材料；
将制得的三元异质结NiO/Ni2P/N-C NSs复合材料、碳黑和粘结剂以质量比60:30:10混合配成浆料，均匀地涂敷到铜箔集流体上得到工作电极，以锂金属薄片作为对电极，玻璃纤维微孔滤膜作为隔膜，1mol/L NaClO4溶液作为电解液，该电解液中的溶剂为体积比1:1的碳酸乙烯酯与碳酸二甲酯的混合液，在手套箱中装配成钠离子电池，该钠离子电池在200mAg-1电流密度下，首次可逆比容量达到268mAh g-1，循环100圈以后仍能保持在116mAh g-1，容量保持率达43.8%，三元异质结NiO/Ni2P/N-C NSs复合材料用作钠离子电池负极材料时展现出优异的倍率性能和循环性能。
3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：步骤S2中所述碱性缓冲溶液为碳酸盐/碳酸氢盐缓冲溶液、磷酸盐/磷酸氢盐缓冲溶液或三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：步骤S4中所述NiO@N-C NSs与磷源的投料摩尔比为1:1～1:10。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110993911B (zh) * 2019-11-30 2022-04-19 湘潭大学 一种高放电比容量的嵌入型锂离子电池负极材料及其制备方法
CN112635201A (zh) * 2020-12-12 2021-04-09 珠海复旦创新研究院 柔性全固态不对称超级电容器电极及其一分为二制备方法
CN113314715B (zh) * 2021-05-20 2022-05-31 广州大学 一种硫化镍复合材料及其制备方法和应用
CN113437277B (zh) * 2021-07-20 2022-08-05 广东工业大学 一种Bi2S3/NiS2@C负极材料、钠离子电池及其制备方法
CN114921809B (zh) * 2022-04-24 2022-12-20 北京科技大学 一种泡沫镍负载的硼掺杂磷化物异质结的制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101670292A (zh) * 2009-09-24 2010-03-17 南开大学 氧化镍低温还原法制备Ni12P5
WO2016110127A1 (zh) * 2015-01-08 2016-07-14 华中科技大学 一种锂离子/钠离子电池用负极活性材料、负极及电池
CN108832097A (zh) * 2018-06-13 2018-11-16 东华大学 一种二硫化镍碳纳米复合材料及其制备方法和应用
CN108987119A (zh) * 2018-07-02 2018-12-11 桂林电子科技大学 一种聚多巴胺/碳纳米管@钴镍氧化物复合材料及其制备方法和应用
CN109742371A (zh) * 2019-01-15 2019-05-10 江苏师范大学 一种三维碳网络包覆Ni2P纳米颗粒复合材料的制备方法
CN109894129A (zh) * 2019-04-15 2019-06-18 内蒙古大学 一种Ni2P负载石墨烯泡沫结构催化剂的制备方法及其应用

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2947502A1 (en) * 2015-04-23 2016-10-27 Western Washington University Nanoscale nickel phosphide catalysts for hydrotreatment

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101670292A (zh) * 2009-09-24 2010-03-17 南开大学 氧化镍低温还原法制备Ni12P5
WO2016110127A1 (zh) * 2015-01-08 2016-07-14 华中科技大学 一种锂离子/钠离子电池用负极活性材料、负极及电池
CN108832097A (zh) * 2018-06-13 2018-11-16 东华大学 一种二硫化镍碳纳米复合材料及其制备方法和应用
CN108987119A (zh) * 2018-07-02 2018-12-11 桂林电子科技大学 一种聚多巴胺/碳纳米管@钴镍氧化物复合材料及其制备方法和应用
CN109742371A (zh) * 2019-01-15 2019-05-10 江苏师范大学 一种三维碳网络包覆Ni2P纳米颗粒复合材料的制备方法
CN109894129A (zh) * 2019-04-15 2019-06-18 内蒙古大学 一种Ni2P负载石墨烯泡沫结构催化剂的制备方法及其应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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"In-situ phosphating to synthesize Ni2P decorated NiO/g-C3N4 p-n junction for enhanced photocatalytic hydrogen production";Shi Jianwen等;《Chemical Engineering Journal》;20190705;第378卷;第第122161(1-12)页 *

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