题目：钴酸镍/石墨烯复合材料的制备与电化学性能研究

    本文在水热法合成一维NiCo2O4纳米针的基础上，将还原氧化石墨烯与NiCo2O4纳米针原位复合，生成NiCo2O4/N-石墨烯复合材料；设计并制备出在三维石墨烯上原位生长NiCo2O4纳米针阵列。对制得的材料进行了系统的结构、形貌表征以及电化学性能研究，主要研究内容及结论如下：

    研究了水热反应温度、时间和煅烧温度等对水热法制备NiCo2O4纳米材料形貌和结构的影响，最终确定了NiCo2O4纳米针的优化合成工艺（在90 °C下水热反应10 h得到前驱体，然后在250 °C下煅烧处理3 h得到NiCo2O4纳米针）。初步测试了所制备材料的电化学性能，在电流密度0.5 A g-1下，初始比容量为908 F g-1，但是经过1500次循环后，比容量下降了52.2%。

    采用水热法在氧化石墨烯片上原位沉积NiCo2O4纳米针，同时将氧化石墨烯还原成N-石墨烯。NiCo2O4纳米针较为均匀地分散在石墨烯纳米片上，团聚现象减弱，该材料具有介孔性质和较大的比表面积。在电流密度0.5 A g-1时，比容量达1273.1 F g-1，并且具有较高的倍率性。3000次循环充放电后，比容量保有率超过95%，显示出较好的循环稳定性。另外，研究了石墨烯含量对复合材料性能的影响。当初始氧化石墨烯浓度为1 mg mL-1时，复合材料的比容量最高。添加石墨烯提高了材料的结构稳定性，提高了NiCo2O4纳米针的循环稳定性。

    设计并制备了泡沫石墨烯上原位生长NiCo2O4纳米针阵列（NCO/GNF）的三维结构。制得的三维石墨烯质量很高、缺陷少，NiCo2O4纳米针在石墨烯上均匀有序排列形成阵列状，具有较大的比表面积和呈介孔分布。NCO/GNF在电流密度1 A g-1时，比容量为1588 F g-1，电流密度增加到20 A g-1时，比容量保持976 F g-1，表现出较大的倍率性能。经过2000次循环充放电后，电极比容量保有率为85.7%，表明电极材料的稳定性较好。同时，NiCo2O4纳米针具有较高的功率密度和能量密度。

    研究了NCO/GNF电极对甲醇的电催化氧化性能。NCO/GNF具有较低的开路电位（0.4V, vs. Hg/HgO）和较高的催化电流，在0.65V 处的氧化峰电流密度为93.3 A g-1。计时电流和循环伏安测试结果表明，NCO/GNF在甲醇电催化氧化中稳定性较好。