人工晶体学报

李洋, 崔楠, 傅年庆, 陈有辰, 潘书生, 林生晃

2024, 53(7): 1087-1105.

摘要 ( 70 )

PDF (22133KB) ( 59 )

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随着新型智能化电子技术的快速发展,人们对高性能、轻薄、柔性消费型电子产品的需求日益迫切。传统的硬质硅基器件难以满足可穿戴设备、电子皮肤等领域对电子元件的特殊需求,二维(2D)材料因优异的光电性质在新兴电子产业中备受瞩目,因此开发柔性透明2D光电器件成为前沿科技中的热门研究领域。本文详细介绍了柔性透明2D光电器件中的2D材料、透明电极、柔性透明衬底/介电层等关键构成,综合论述了关于柔性透明晶体管、光电探测器、传感器、电容器等器件在可穿戴电子、透明智能显示、医疗监测等领域中的广泛应用前景。最后,总结展望了柔性透明2D光电器件目前所面临的挑战与发展前景。相信随着材料科学、纳米技术和制造工艺的不断革新与发展,柔性透明电子技术将会更加成熟、可靠,为人类生活带来更多便利和可能性。

大尺寸高质量CsCu₂I₃晶体生长与发光性能研究

陈鑫鑫, 韩佳力, 潘建国

2024, 53(7): 1106-1111.

摘要 ( 94 )

PDF (6093KB) ( 114 )

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全无机CsCu₂I₃晶体属于正交晶系,空间群为Cmcm,具有一维钙钛矿结构,有望在光电器件方面获得广泛应用。本文采用重结晶提纯后的CuI为原料,通过垂直坩埚下降法生长得到1英寸(1英寸=2.54 cm)透明高质量CsCu₂I₃单晶。利用X射线粉末衍射和热重分析研究了该晶体的物相和稳定性;通过紫外可见透过光谱、光致发光光谱、荧光寿命和荧光量子产率等表征手段研究了该晶体的发光性能。此外,还测量了100~250 K条件下的变温荧光,发现随温度升高,电子-声子的耦合增强,导致光致发光强度下降,晶体的激子结合能E_b为98.12 meV。研究表明CsCu₂I₃晶体具有良好的光学性能。

Er掺杂PbF₂晶体的局域团簇结构与光谱性能研究

李琳, 张沛雄, 谭俊成, 朱思祁, 尹浩, 李真, 陈振强

2024, 53(7): 1112-1120.

摘要 ( 74 )

PDF (5059KB) ( 79 )

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本文采用Bridgman法成功生长了一系列Er∶PbF₂晶体。利用基于密度泛函理论的第一性原理计算详细研究了Er³⁺在PbF₂晶体中的团簇效应。首次获得了Er∶PbF₂晶体的上转换发光特性(发光强度、颜色变化)与团簇结构之间的关系。研究发现,随着Er³⁺浓度增加,团簇从单聚体向高阶构型演化,Er³⁺离子之间的距离先减小后增大,这使得上转换发光中的红色发射强度先增大后减小,红绿发光比也在Er³⁺浓度高于6.5%(摩尔分数)后逐渐减小,即发光颜色可以从红色调整为黄绿色。该研究证明了稀土离子团簇的结构演化可以调控Er∶PbF₂的光谱特性,为多色发光材料的设计提供一种新方法。

溶液法生长大尺寸CsCu₂I₃钙钛矿单晶及其光学性能研究

凌昊, 徐乐, 陈思贤, 唐远之, 孙海滨, 郭学, 冯玉润, 胡强强

2024, 53(7): 1121-1126.

摘要 ( 56 )

PDF (7963KB) ( 42 )

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近年来,铜基钙钛矿因其出色的稳定性和环境友好性在发光和闪烁等领域受到了广泛关注。然而,目前对CsCu₂I₃晶体材料的研究主要集中在0维和1维领域,这限制了人们对材料本征性质和各向异性的深入理解,也限制了其在闪烁体中的实际应用。本文通过溶液降温法开展了CsCu₂I₃体块单晶的生长工艺研究,成功得到了长度达5 mm的高质量CsCu₂I₃单晶,该晶体无色透明、棱角分明、显露面完整。XRD测试结果表明,CsCu₂I₃晶体在经过6个月后依然保持了良好的稳定性;吸收光谱显示该晶体在310 nm波段具有明显的吸收峰,计算得到其禁带宽度为3.42 eV,表明CsCu₂I₃晶体属于宽禁带半导体;发射光谱显示该晶体发射波长位于580 nm处,半峰全宽为75 nm,绘制CIE色度图得到其发光色度坐标为(0.47,0.50),位于黄光区域,属于暖白色调(色温3 000 K),这与该晶体在紫外灯照射下发出黄色荧光的现象一致;CsCu₂I₃晶体的荧光寿命测得为51.6和215.5 ns。

基于石墨烯可饱和吸收体的Er∶YAG被动调Q激光器

陈言, 张沛雄, 权聪, 孙敦陆, 李真, 陈振强

2024, 53(7): 1127-1135.

摘要 ( 49 )

PDF (3239KB) ( 27 )

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本文研究了一种采用氙灯侧泵方式,并基于石墨烯可饱和吸收体的Er∶YAG被动调Q激光器。首先成功将石墨烯转移至Al₂O₃衬底制备得到石墨烯可饱和吸收体,并对其进行了形貌、结构及化学状态等性能表征。此外,对基于石墨烯可饱和吸收体的Er∶YAG被动调Q激光特性进行了研究,结果表明单脉冲能量从0.4 mJ增加至7 mJ,输出激光单脉冲宽度从761.2 ns下降至510 ns,最大峰值功率为13.7 kW。激光中心波长位于2 935和2 945 nm,且主波长在2 935 nm处对应的半峰全宽(FWHM)为1.535 nm。沿x和y方向的光束质量因子分别为4.45和5.76。实验结果表明,该研究为推进更低成本、谐振腔设计简单且紧凑的2.94 μm波段Er∶YAG激光器的发展提供了有效的参考依据。

BaTiO₃纳米单晶薄膜在外加电场作用下畴结构演化的相场研究

李昊晴, 苏煜

2024, 53(7): 1136-1149.

摘要 ( 41 )

PDF (17403KB) ( 15 )

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铁电薄膜的工作电场加载频率及基底失配应变可影响微观畴结构形态和材料宏观铁电性能。本文利用相场模拟方法分别研究了在-0.1%、-0.7%的失配应变下,0.1~100 kHz频率范围内BaTiO₃纳米单晶薄膜的铁电性能变化规律。研究发现,随着外加电场频率的增大,薄膜电滞回线由四方形向椭圆形转变,标准蝶形曲线向腰果形曲线发生改变。在50 kHz以下的低频段,矫顽场随频率增加而快速升高,但剩余极化强度变化幅度不大;而在50 kHz以上的高频段,矫顽场随频率增加略有升高,剩余极化强度则呈下降趋势。在低频段下铁电性能的频率依赖性受失配应变的影响较大,而在高频段下则对失配应变不敏感。同时发现,压缩失配应变可导致剩余极化及矫顽场显著升高,而拉伸应变的效果相反。分析表明,BaTiO₃纳米单晶薄膜铁电性能的频率依赖性源自内部微结构演化速度与外电场施加速率的相互竞争。本研究可为铁电功能薄膜材料的实验设计提供理论基础,为其在高频电子器件中的应用提供有力支撑。

ITO/AgNWs/ITO薄膜的制备及其性能研究

杨涛, 陈彩明, 黄瑜佳, 吴少平, 徐华蕊, 汪坤喆, 朱归胜

2024, 53(7): 1150-1159.

摘要 ( 37 )

PDF (18664KB) ( 17 )

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随着显示面板向超大尺寸、超高清、可触控的方向发展,单一的氧化铟锡(ITO)薄膜难以满足显示器件越来越高的光电性能要求,因此复合导电薄膜得以发展。本文制备了以二维银纳米线(AgNWs)导电网络嵌入ITO薄膜形成的ITO(222)/AgNWs/ITO(400)复合薄膜结构,系统研究了AgNWs添加量和上层ITO薄膜溅射温度对复合薄膜结构与光电性能的影响,AgNWs金属导电网络不仅提升了薄膜的电学性能,还保持了优良的光学性能。结果表明,在旋涂600 μL的AgNWs分散液、上层ITO薄膜的溅射温度为175 ℃时,制备的复合ITO薄膜方阻为7.13 Ω/□,在550 nm处透过率为91.52%,且品质因数为57.82×10^-3 Ω^-1,实现了超低电阻率和高可见光透过率复合ITO薄膜的制备。

ZnSe基蓝光量子点的中间壳层结构调控及其发光性能研究

伍仕停, 余春燕, 方佳庆, 徐阳, 翟光美

2024, 53(7): 1160-1169.

摘要 ( 38 )

PDF (14826KB) ( 13 )

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ZnSe作为一种不含重金属的宽带隙量子点(QDs),近年来在蓝光量子点及其发光二极管器件领域受到广泛关注。然而,ZnSe基核壳结构蓝光量子点的核壳界面处通常存在较大的晶格失配,易于形成缺陷态捕获载流子,从而影响其光学性能。本文通过将均质的单层ZnSeS合金层替换为具有组分渐变结构的ZnSeS合金层,合成了具有径向方向Se/S浓度渐变梯度的ZnSeS合金中间壳层的ZnSeTe/ZnSe/ZnSeS/ZnS量子点,并利用X射线衍射谱、稳态光致发光光谱、时间分辨发光光谱、透射电镜和电致发光测试等表征手段研究了不同合金中间壳层对量子点结构、形貌和光学性能的影响。结果表明,所合成的具有组分梯度ZnSeS壳层的量子点的发射波长均为深蓝色(444.5 nm),发射线宽窄(＜18 nm),尺寸均一,具有闪锌矿结构,结晶度高;随着ZnSeS合金中间壳层沿量子点径向方向组分渐变平滑度的不断提高,量子点的荧光量子效率(PLQY)和色纯度等光学性质依次改善,其中通过S原子扩散形成的具有线性缓变ZnSeS壳层的量子点具有最窄的发射线宽(15.8 nm)和最高的PLQY(20.7%)。利用这种具有最优荧光性能的量子点作为发光材料制备的发光二极管器件的最大外量子效率为1.8%,最高亮度为750 cd/m²。本研究提出的量子点合成方案和结构优化策略有助于促进高质量无毒蓝光ZnSe基核/壳量子点的发展。

Eu³⁺掺杂Y₂MgTiO₆红色荧光粉的制备及发光性质研究

蒋小康, 高峰, 周恒为

2024, 53(7): 1170-1176.

摘要 ( 32 )

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采用溶胶-凝胶法制备出Y_2-2xMgTiO₆∶2xEu³⁺(YMT∶2xEu³⁺,0≤x≤0.11)新型红色荧光粉。通过X射线衍射仪(XRD)检测样品的纯度,结果显示YMT∶Eu³⁺样品属于单斜晶系,空间群为P21/n,无其他杂相。扫描电子显微镜(SEM)照片显示荧光粉为2 μm的不规则颗粒。当激发波长为264 nm时,发射光谱出现四个尖锐的发射峰,分别位于591(⁵D₀→⁷F₁)、619(⁵D₀→⁷F₂)、657(⁵D₀→⁷F₃)和693 nm(⁵D₀→⁷F₄)。Eu³⁺离子之间能量传递为电偶极子-电偶极子(d-d)相互作用。YMT∶0.14Eu³⁺荧光粉的CIE色度坐标为(0.645,0.332),与红光标准色坐标(0.67,0.33)非常接近。变温PL光谱及热激活能计算结果显示荧光粉具有一定的热稳定性,因此YMT∶Eu³⁺是一种具有潜在应用价值的LED红色荧光粉。

轴对称低频局域共振声子晶体带隙分析及优化

王仲, 姜娇, 宋洋, 张磊, 谷泉

2024, 53(7): 1177-1185.

摘要 ( 38 )

PDF (6855KB) ( 13 )

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本文提出了一种新型轴对称Helmholtz声子晶体(AHPC),并对其进行了深入研究。通过建立数值模型,获取了AHPC结构的完整带隙,揭示了其带隙形成机理,描述了带隙边缘的声压分布特性,并通过实验获取了低频带隙,验证了数值模型的准确性。本文定量化地研究了颈部长度、颈部宽度和腔体长度对低频带隙宽度和带隙边缘频率的影响,明确了这三个参数是影响带隙分布的主要因素。其中颈部长度、腔体长度与带隙宽度正相关,与带隙边缘频率负相关,颈部宽度与带隙宽度和带隙边缘频率均呈正相关。基于Box-Behnken模型进行了响应面分析,得到了带隙宽度和带隙下限与三因素值间的函数关系。基于已获得的函数表达式,采用内点法对结构参数进行了优化,并通过数值模拟验证了优化结果,得到了具有298.49~519.27 Hz低频带隙的最优AHPC结构。

Al-50%Si合金电磁定向凝固提纯过程中初晶硅富集行为研究

刘家旭, 张银涛, 唐洪, 陈嘉慧, 陈广玉, 何占伟, 赵紫薇, 高忙忙

2024, 53(7): 1186-1195.

摘要 ( 30 )

PDF (27324KB) ( 11 )

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采用Al-Si合金提纯制备多晶硅过程中,初晶硅的富集可以有效减少后续酸洗过程中铝和酸的消耗,进而降低高纯初晶硅的分离成本。电磁定向凝固具有工艺简单、可控性强等优点,是目前提纯制备多晶硅最佳方法之一,但各工艺参数对初晶硅的富集影响规律还缺乏系统研究。为此,本文研究了初始凝固温度、坩埚初始位置和下移速率对Al-50%Si(质量分数)合金凝固过程中初晶硅富集行为的影响,并对富集区内初晶硅晶粒的形貌进行了表征。结果表明,初始凝固温度为950 ℃,坩埚初始位置为-5 mm及坩埚下移速率为2 mm/h时,初晶硅主要富集在铸锭的下部区域,最高富集率为79.1%,是最佳的工艺组合。同时,随着初晶硅富集程度的增加,初晶硅晶粒由盘片状向粗大的球状转变,这有利于降低初晶硅的夹杂,并提高其纯度。

热屏结构对300 mm半导体级单晶硅生长过程温度分布影响的数值模拟

倪浩然, 陈亚, 王黎光, 芮阳, 赵泽慧, 马成, 刘洁, 张兴茂, 赵延祥, 杨少林

2024, 53(7): 1196-1211.

摘要 ( 35 )

PDF (18413KB) ( 22 )

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半导体级单晶硅是芯片的基础核心材料,不仅要求控制杂质浓度,还对晶体的缺陷有很高的要求。原生点缺陷浓度作为衡量晶体品质的重要指标之一,需要通过热场的优化、晶体生长温度场的调整、晶体生长过程中晶棒温度分布的控制,以及V/G值(拉速与晶棒内轴向温度梯度比值)的优化来调控。本文采用ANSYS软件中流体计算模块Fluent的有限体积分析法,研究了不同热屏结构对300 mm半导体级直拉单晶硅温度分布的影响。针对二段式热屏,模拟了不同热屏角度下拉晶初期(400 mm)、中期(800和1 400 mm)和末期(2 000 mm)三个等径阶段的温度分布、固液界面轴向温度梯度和V/G值。通过分析各阶段V/G值的变化,在相对较大的温度梯度下,寻找到了一种V/G值更接近临界值ζ且径向均一性更优的热屏结构,为控制缺陷的浓度提供更好的条件。通过对晶棒热历史的讨论,优化热屏结构以缩短降温周期,为控制缺陷的尺寸提供更好的条件。模拟计算结果表明,热屏夹角为110°、热屏下段厚度为70 mm、热屏内壁与晶棒间距为30 mm时,其结构设计能够提供低缺陷单晶硅生产的温度分布条件。

热交换法掺钛蓝宝石晶体生长过程中内辐射传热对晶体热应力的影响

于行, 赵琪, 齐小方, 马文成, 徐永宽, 胡章贵

2024, 53(7): 1212-1221.

摘要 ( 65 )

PDF (8213KB) ( 164 )

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掺钛蓝宝石晶体(Ti∶Al₂O₃,简称钛宝石)是实现飞秒超短脉冲激光和拍瓦级超强超短激光器的核心材料。采用热交换法(HEM)生长大尺寸优质钛宝石激光晶体时,内辐射传热对晶体生长过程中的热量输运、温度及热应力分布具有显著影响,最终影响晶体质量。因此,本文采用有限体积法求解热交换法钛宝石晶体生长过程中晶体和熔体的内辐射传热,采用基于位移的热弹性应力模型求解晶体热应力,详细研究了内辐射传热对晶体温度及热应力分布的影响规律。数值模拟结果表明,内辐射传热显著强化晶体、熔体内的热量输运,导致晶体底部等温线密集分布,温度梯度和热应力显著升高。此外,随着晶体吸收系数(掺杂浓度)增大,晶体底部热应力呈现先升高后降低的非单调性变化规律。随着熔体吸收系数增大,晶体底部温度梯度和热应力略微降低。而随着晶体散射系数增大,晶体底部温度梯度和热应力逐渐降低,当晶体散射系数大于晶体吸收系数时,降低趋势变得显著。

高压下LiVO₃相变行为的第一性原理研究

冷昊宁, 孙霄霄, 刘凤举, 赵祥敏

2024, 53(7): 1222-1230.

摘要 ( 33 )

PDF (6702KB) ( 12 )

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通过基于密度泛函理论的第一性原理计算方法讨论了0~90 GPa内LiVO₃的结构、弹性性质与电子性质。计算得知LiVO₃在基态下最稳定的结构为C12/c1。当压强在0~4.2 GPa时,C12/c1结构与C1c1结构共同存在。压强在4.2 GPa时,材料会发生由C12/c1相到R3cH相的结构相变。通过弹性性质的计算得到零压下LiVO₃的体积模量、弹性模量、剪切模量分别为38、23、59 GPa,泊松比为0.24。材料为非中心力固体,呈现大的延展性,具有极大的弹性各向异性特性。电子结构的计算表明价带顶与导带底主要由O—V共价键作用,基态下C12/c1结构的LiVO₃是间接带隙半导体,带隙为3.016 eV。相变得到的R3cH结构是间接带隙半导体,带隙为2.56 eV,相变后电子更容易发生跃迁,明显改善了材料的导电性质。

Pnnm-CrB₄的高压物理性质探究

雷慧茹, 张立宏

2024, 53(7): 1231-1238.

摘要 ( 35 )

PDF (3563KB) ( 8 )

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本文采用广义梯度近似(GGA)的PBE(Perdew-Burke-Ernzerhof)形式,利用基于密度泛函的赝势平面波法研究了四硼化铬(CrB₄)的晶体结构属性和弹性性能。计算得到的Pnnm-CrB₄平衡结构参数与现有的实验数据和其他理论结果吻合较好。另外,本文还研究了高压条件下Pnnm-CrB₄的弹性常数C_ij、体模量B、剪切模量G及弹性模量E。根据Pnnm-CrB₄在高压下的泊松比σ及B/G分析了其在高压下的韧脆性。为了详细地研究Pnnm-CrB₄的弹性各向异性,本文还计算了剪切各向异性因子A₁、A₂、A₃及线性体模量的各向异性因子B_a、B_b、B_c。同时,本文还估算了Pnnm-CrB₄的维氏硬度H_V。最后,根据Pnnm-CrB₄的态密度及分态密度详细分析了其力学及弹性性能机制。

SnO₂(110)/FAPbBrI₂(001)界面电子结构与光学性质的第一性原理研究

李丽华, 周龙杰, 刘硕, 王航, 黄金亮

2024, 53(7): 1239-1248.

摘要 ( 33 )

PDF (10418KB) ( 12 )

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通过基于密度泛函理论的第一性原理对SnO₂(110)/FAPbBrI₂(001)界面的电子结构及光学性质进行了研究。FAPbBrI₂是带隙值为1.58 eV的直接带隙半导体材料,通过构建SnO₂(110)和FAPbBrI₂(001)的界面模型,发现其晶格失配率为4.28%,界面结合能为-0.116 eV/Å²,说明此界面结构可以稳定存在。通过态密度(DOS)分析SnO₂(110)/FAPbBrI₂(001)界面的电子结构,发现了主要由界面处O 2p、I 5p、Br 4p、Pb 6p轨道电子杂化形成的界面态。差分电荷密度及Bader电荷分析结果说明在界面处存在明显的电荷转移,这促进了界面处原子之间的成键,提高了界面稳定性。同时,有效的电荷分离也使SnO₂(110)/FAPbBrI₂(001)界面的光吸收系数相比于SnO₂(110)表面和FAPbBrI₂(001)表面有了明显提升。

Zn掺杂氮化硼的电子结构与光学性质的第一性原理研究

和志豪, 苟杰, 王云杰, 齐亚杰, 丁家福, 张博, 赵星胜, 裴翊祯, 侯姝宇, 苏欣

2024, 53(7): 1249-1256.

摘要 ( 55 )

PDF (8061KB) ( 41 )

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本文基于密度泛函理论研究了三种浓度分别为0.062 5、0.125、0.25的Zn掺杂氮化硼(BN)的电子结构和光学性质。结果表明:掺杂后三种体系的缺陷形成能均大于零,为此又计算了其应力,发现三种体系能稳定存在。随着掺杂浓度的提高,体系的带隙逐渐减小,且B_1-xZn_xN(x=0, 0.062 5, 0.125)为直接带隙半导体,B_0.75Zn_0.25N为间接带隙半导体。Zn的掺入在费米能级附近引入了受主能级,使价带上移越过费米能级,掺杂体系均具有p型半导体的特征,降低了电子跃迁的难度。随着掺杂浓度的增大,四种体系的静介电常数逐渐增大,掺杂体系的虚部峰值逐渐减小,且在最高峰值处对应反射率的值逐渐变小。在低能量区域内,掺杂体系增强了对光的吸收,吸收边发生红移。掺杂体系中B—N键和N—Zn键的键强逐渐增强。结论显示,掺杂Zn原子可以有效改善BN的电子结构与光学性质。

6-氟-4-羟基-3-氧代-3,4-二氢喹喔啉-1(2H)-羧酸叔丁酯的合成、晶体结构及抗肿瘤活性研究

毛云虹, 赵春深

2024, 53(7): 1257-1268.

摘要 ( 36 )

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喹喔啉类化合物由于具有显著的生物活性而被广泛应用于医药、化工领域,特别是抗癌药物研发领域。本文通过四步反应法首次合成了6-氟-4-羟基-3-氧代-3,4-二氢喹喔啉-1(2H)-羧酸叔丁酯,经溶液结晶法获得其单晶体。晶体学分析表明,该化合物属单斜晶系,空间群C2/c,晶胞常数a=1.286 63(10) nm,b=2.252 49(17) nm,c=1.015 64(7) nm,Z=8,ρ_c＝1.359 g·cm^-3,R=0.053 8,R_w=0.140 6。在B3LYP/6-311+G(2d, p)模式下使用密度泛函理论(DFT)计算了该化合物的最佳结构,与X射线单晶衍射确定的晶体结构基本一致。抗肿瘤活性研究表明其有良好的抗肿瘤作用。此外,通过DFT计算了分子的静电势和前沿分子轨道。

利用废弃椰木制备B和N共掺杂碳微纳结构及其电磁波吸收性能

范昊, 陈拥军, 李建保, 陈帅峰, 陈庆

2024, 53(7): 1269-1279.

摘要 ( 34 )

PDF (21674KB) ( 12 )

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5G通信技术为社会发展和日常生活提供了极大的便利,但同时也带来严重的电磁波污染。为了减轻这种污染产生的危害,设计轻量化和环保的宽带电磁波吸收材料已成为研究热点。本文利用椰木做前驱体制备了一种具有竹节管状一维结构的B和N共掺杂碳材料,B和N共掺杂优化了生物质衍生碳的组成,改善了材料的阻抗匹配,一维的竹节中空结构有利于电磁波进入材料内部。制备的材料具有优异的电磁波吸收性能,最低反射损耗(RL)在14.12 GHz时达到-59.64 dB,有效吸收带宽(EAB)宽度范围为5.88 GHz,所需厚度仅为2.1 mm。研究结果表明这种材料优异的电磁波吸收性能来自于电磁波在材料中的多重折射和散射、偶极子极化、界面极化及电导极化等方面的共同作用。

镍掺杂聚苯胺/生物质炭复合材料的电化学性能

张丹丹, 田满泽, 鄢波, 任俊鹏, 周进康

2024, 53(7): 1280-1287.

摘要 ( 37 )

PDF (8063KB) ( 11 )

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为制备高性能、低成本的电极材料,本文以八月瓜果皮生物质炭(BC)为基质,六水合硝酸镍、苯胺为原料,通过化学氧化聚合法合成了镍离子掺杂聚苯胺包覆生物质炭复合材料(Ni@PANI/BC)。通过扫描电镜(SEM)及能谱仪(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)、热重分析(TG)、比表面积测试(BET)等表征手段对其结构进行表征,循环伏安法(CV)、恒电流充放电(GCD)测试和电化学阻抗谱(EIS)对其进行电化学性能测定,考察了镍离子掺杂对Ni@PANI/BC结构和电化学性能的影响。研究表明,镍离子掺杂聚苯胺包覆生物质炭形成了多孔交联网状结构、比表面积大、导电性能良好的复合材料。当六水合硝酸镍与苯胺、BC质量比为1.5∶5∶3时,所得的电极材料电化学性能最佳。在1 A/g电流密度下,Ni@PANI/BC质量比电容最高可达608.4 F/g,在10 A/g下,充放电循环5 000次,容量保持率为85.4%,该材料具有与文献报道相关材料相媲美的电化学性能。

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