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相似文献
 共查询到17条相似文献,搜索用时 156 毫秒
1.
采用CO2活化工艺对氮掺杂碳气凝胶(N-CA)的结构进行重整,并系统研究了活化温度对活化氮掺杂碳气凝胶(N-ACA)孔结构及电化学性能的影响。利用N2吸附数据、X-光电子能谱(XPS)和元素分析对样品的结构及元素组成进行表征。结果表明,随活化温度的升高,N-ACA的比表面积逐渐增大,其含有的氮原子分数逐渐减少,吡咯氮含量明显增加。利用循环伏安(CV)、电化学阻抗谱(EIS)等测试技术评价了碳气凝胶样品在6mol·L-1 KOH电解液中的电化学性能,结果发现,合理的孔结构与较高的吡咯氮含量是影响电容器比容量的关键因素。在5mV·s-1扫描速率下测试950-N-ACA电极的比电容值高达267.4F·g-1,经1000次充放电后比电容损失值在1.5%以内。  相似文献   

2.
以三聚氰胺(M)、间苯二酚(R)和甲醛(F)为原料,经溶胶-凝胶法、超临界干燥和高温碳化制备了系列的氮掺杂碳气凝胶(NCAs)。X射线光电子能谱(XPS)分析表明,氮元素成功地引入到碳气凝胶中,并且可以通过调节三聚氰胺掺杂量来控制氮掺杂量;扫描电子显微镜(SEM)和N2吸附测试显示出不同氮掺杂量的碳气凝胶的微观结构差异较大,随着氮含量的增加,比表面积有先减后增的趋势;在6 mol/L KOH溶液中进行的恒流充放电和循环伏安测试表明,引入氮元素能够极大地改善碳气凝胶的电化学性能,最高比电容量达176 Fg-1,并且凝胶具有良好的电容特性和可逆性。  相似文献   

3.
 以间苯二酚(R)-甲醛(F)为原料,制备了有机气凝胶和碳气凝胶,并对其进行二氧化碳活化。X射线衍射(XRD)测试表明,二氧化碳渗入到碳气凝胶网络结构发生反应,造成(002)峰和(100)峰减弱;扫描电子显微镜(SEM)测试表明,活化没有破坏碳气凝胶的骨架结构,而是增加了大量的nm尺度微孔,从而大大提高了碳气凝胶的比表面积和微孔比例。在1 mol/L KOH电解液中进行了循环伏安和计时电位扫描测试,电极材料电化学性能稳定,具有较好的可逆性,在1 mA/s电流密度下进行充放电测试,得到活化前电极比电容为103 F/g,活化后由于比表面积的增加,比电容达到371 F/g,是一种理想的电化学电极材料。  相似文献   

4.
以间苯二酚-甲醛为前驱体,通过加入P123以增强有机气骨架的方法,采用常压干燥技术制备碳气凝胶电极材料,有机凝胶在干燥过程中收缩率极大降低。通过二氧化碳活化法对常压干燥获得的碳气凝胶孔结构进行了调控。研究了不同温度对其结构的影响,获得了最高比表面积达3544m2/g的碳气凝胶。6mol/L的KOH电解液中测试表明,常压干燥碳气凝胶具有稳定的充放电性能,随着活化温度的升高,比容量逐渐增加,最高比电容可达261F/g。常压干燥技术制备的碳气凝胶电极材料在降低生产成本的同时,仍具有理想的电化学性能。  相似文献   

5.
王桂强  刘洁琼  董伟楠  阎超  张伟 《物理学报》2018,67(23):238103-238103
二维多孔碳材料能够提供较短的电解质扩散通道和较快的电子传输过程,因此在能量转换和储存装置中表现出优异的电化学性能.近年来的理论和实验研究表明,两元素共掺杂可使二维多孔碳材料的电化学性能得到明显提高.因此,共掺杂二维多孔碳材料的制备成为目前的研究热点之一.本文以甲基橙-FeCl3复合物为模板引发剂制备了甲基橙掺杂的聚吡咯纳米管,通过对聚吡咯纳米管与KOH混合物(重量比为1:2)在700 ℃进行热处理,制备了二维石墨烯状氮/硫共掺杂多孔碳纳米片.所制备的氮/硫共掺杂多孔碳纳米片相互连结,形成了多级孔结构.氮气吸附分析表明多级孔结构包含微孔、介孔和大孔,这使所制备的氮/硫共掺杂多孔碳纳米片具有较高的比表面积(1744.58 m2/g)和孔体积(1.01 cm3/g).共掺杂多孔碳纳米片中的掺杂氮以吡啶氮、吡咯氮和季胺氮形式存在,掺杂硫以噻吩硫和氧化态硫形式存在,二者之间的协同效应能够明显改善碳纳米片表面的浸润性,增加表面电化学活性点.这些特征使所制备的氮/硫共掺杂多孔碳纳米片表现出优异的电化学性能.用氮/硫共掺杂多孔碳纳米片制备的量子点敏化太阳能电池对电极,对多硫电解质再生反应的电催化活性与传统PbS对电极相近,所组装电池的光电转换效率可达到4.30%(100 mW/cm2).氮/硫共掺杂多孔碳纳米片作为超级电容器电极材料,以6 M(1 M=1 mol/L)KOH为电解质,电流密度为0.4 A/g,比电容达到312.8 F/g.即使电流密度增加到20 A/g,比电容仍达到200.6 F/g,表明其具有较好的倍率性能.  相似文献   

6.
以间苯二酚(R)-甲醛(F)为原料,加入表面活性剂P123以增强材料的骨架强度的方法,采用常压干燥技术制备了RF碳气凝胶,并进行了二氧化碳活化以调节其孔结构。扫描电子显微镜(SEM)测试表明,常压干燥的碳气凝胶结构中具有更大的纳米颗粒,骨架结构变粗,活化使碳气凝胶骨架结构更加致密;红外吸收光谱(FTIR)表明,表面活性剂P123中的醚键与RF苯环中的羟基存在强的相互作用,碳化后P123特征峰消失;热重曲线(TG和DTG)分析说明P123在440 ℃左右分解完全,不会对碳气凝胶的成分产生影响,并能起到良好的造孔作用;氮气吸附表明常压干燥制备的碳气凝胶比表面积约为570 m2/g,活化之后的比表面积高达3 500 m2/g左右。  相似文献   

7.
纳米多孔碳气凝胶的储氢性能   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
 以间苯二酚和甲醛为原料,采用溶胶-凝胶工艺,结合高温碳化和溶剂替换常压干燥技术,制备了碳气凝胶。通过改变间苯二酚与碳酸钠的物质的量比和反应物间苯二酚与甲醛的质量分数,实现对碳气凝胶孔洞结构的控制。制备了钯掺杂碳气凝胶。以透射电镜、X射线衍射谱证实了钯元素以纳米单质颗粒形式存在于碳气凝胶的骨架结构中。对掺杂碳气凝胶进行了活化工艺的后处理,成功提高了比表面积有2倍之多,获得了比表面积为1 273 m2/g的钯掺杂碳气凝胶。氢吸附性能研究结果表明:最优活化工艺所得的碳气凝胶样品(3 212 m2/g)在92 K,3.5 MPa条件下的饱和储氢质量分数为3%,此样品在303 K,3.2 MPa时的储氢质量分数为0.84%。对钯掺杂碳气凝胶的常温(303 K)氢吸附测试表明,掺杂后碳气凝胶的总储氢质量分数下降了,但单位比表面积的储氢质量分数提高了。  相似文献   

8.
以三嵌段共聚物F108为软模板,通过水热法合成酚醛树脂球并在氮气氛围下碳化、KOH活化处理,最终得到多孔碳纳米球材料.通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜和氮气吸附分析仪对样品进行表征,结果表明样品的平均粒径为120 nm,球形度高,比表面积达到1403 m~2/g,孔径分布广.通过X射线衍射研究样品的结晶度,傅里叶红外光谱分析样品表面官能团的情况,结果表明KOH处理和高温处理使得样品的微晶结构有序度提高,表面官能团含量降低.以多孔碳纳米球作为超级电容器电极的活性物质,电化学特性测试结果表明,多孔碳纳米球材料的比电容能够达到132 F/g(0.2 A/g),在10 A/g的电流密度下,经过10000次循环充放电后,电容量保留率为97.5%.本文采用水热法制备的多孔碳纳米球电化学性能良好,适用于超级电容器电极材料,研究结果表明,比表面积大、孔径分布合适(具有一定介孔含量)、结晶度高和含有少量表面官能团的理化特性的电极材料,其电化学性能更加优越.  相似文献   

9.
利用辐射还原法,在100, 200, 500 kGy辐射剂量下制备了金属Pd掺杂的碳气凝胶粉末。X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM)和能谱测试证实了辐射法成功地制备出Pd掺杂的碳气凝胶粉末复合物。SEM照片表明,还原生成的金属Pd相对均匀地分布在所有碳气凝胶颗粒表面。N2吸附数据分析表明:掺入金属Pd后,碳气凝胶粉末比表面积、平均孔径和总孔体积都显著减小。由于被还原金属大多沉积在碳气凝胶粉末表面,不同辐射剂量下制得的掺杂碳气凝胶粉末的比表面积等多孔特征数据相差不大。  相似文献   

10.
以石墨片为原料,在氮气气氛下,通过机械针磨法制备了氮掺杂石墨烯纳米片.扫描电子显微镜和比表面积分析表明机械针磨过程可以有效地将大尺寸石墨片破碎成石墨烯纳米片.在石墨片的破碎过程中,会引起C—C键的破坏.因此,在破坏的边缘位置能够产生碳活性点.这些碳活性点可以与氮反应实现氮元素的掺杂.X射线光电子能谱分析表明碳活性点与氮反应使氮元素掺入石墨烯结构边缘,形成吡咯型氮和吡啶型氮.电化学阻抗谱分析表明所制备的氮掺杂石墨烯纳米片对I_3~-还原反应具有较高的电催化活性,循环伏安与恒流充放电测试表明氮掺杂石墨烯纳米片具有较好的电容性能.较高的比表面积和边缘氮掺杂结构是氮掺杂石墨烯纳米片具有优异电化学性能的主要原因.因此,氮掺杂石墨烯纳米片可以应用于染料敏化太阳能电池对电极和超级电容器电极.  相似文献   

11.
In order to overcome the main obstacles for lithium–sulfur batteries, such as poor conductivity of sulfur, polysulfide intermediate dissolution, and large volume change generated during the cycle process, a hard‐template route is developed to synthesize large‐surface area carbon with abundant micropores and mesopores to immobilize sulfur species. The microstructures of the C/S hybrids are investigated using field emission scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, X‐ray diffraction, Raman spectroscopy, X‐ray photoelectron spectroscopy, nitrogen adsorption–desorption isotherms, and electrochemical impedance spectroscopy techniques. The large surface and porous structure can effectively alleviate large strain due to the lithiation/delithiation process. More importantly, the micropores can effectively confine small molecules of sulfur in the form of S2–4, avoiding loss of active S species and dissolution of high‐order lithium polysulfides. The porous C/S hybrids show significantly enhanced electrochemical performance with good cycling stability, high specific capacity, and rate capability. The C/S‐39 hybrid with an optimal content of 39 wt% S shows a reversible capacity of 780 mA h g?1 after 100 cycles at the current density of 100 mA g?1. Even at a current density of 5 A g?1, the reversible capacity of C/S‐39 can still maintain at 420 mA h g?1 after 60 cycles. This strategy offers a new way for solving long‐term reversibility obstacle and designing new cathode electrode architectures.  相似文献   

12.
Thorn-like, organometallic-functionalized carbon nanotubes were successfully developed via a novel microwave hydrothermal route. The organometallic complex with methyl orange and iron (III) chloride served as reactive seed template, resulting in the oriented polymerization of pyrrole on the modified carbon nanotubes without the assistance of other oxidants. Morphological and structural characterizations of the carbon nanotube/methyl orange-iron (III) chloride and polypyrrole/carbon nanotube composites were examined using transmission electron microscopy (TEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), infrared spectroscopy and X-ray diffraction (XRD). The electrochemical property of the polypyrrole/carbon nanotube composite was elucidated by cyclic voltammetry and galvanostatic charge-discharge. A specific capacitance of 304 F g−1 was obtained within the potential range of −0.5-0.5 V in 1 M KCl solution.  相似文献   

13.
Porous carbon spheres were prepared through two steps: (a) coating a Na2SnO3 or Na2SiO3 protective layer onto the surface of porous starch, and then (b) carbonizing the products. The carbon spheres were characterized with X-ray diffraction, scanning electron microscopy and Raman spectroscopy. The porous carbon spheres inherited the morphology and texture of the porous starch during carbonization. A mechanism for the morphology preservation of the porous starch is proposed. The electrochemical performance of carbon spheres as anode material of lithium ion battery was detected. It showed that the carbon spheres maintain a specific capacity of 513 mAh/g after 50 cycles.  相似文献   

14.
In order to improve the rate and reversible capacity of lithium-sulfur (Li-S) battery, a reagent of dithiothreitol (DTT) was utilized to check the dissolution and shuttle of long-chain lithium polysulfides (LiPSs) by cutting the disulfide bond (–S–S– bonds) in them. The slurry of DTT-doped multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) was coated on the surface of sulfur cathode as a shield to slice the long-chain LiPSs to short-chain ones for checking the dissolution and migration of LiPSs to lithium anode. The morphology and structure of the electrodes were observed by scanning electron microscopy (SEM). The electrochemical performance was tested by galvanostatic charge-discharge, cyclic voltammetry (CV), and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The initial discharge capacity of S-DTT- carbon nanotube paper (CNTP) electrode reached 1670 and 949 mAh/g at 0.05 and 2 C respectively with a coulombic efficiency of over 99%. The electrode maintained a reversible specific capacity of 949 mAh/g after 45 cycles at 2 C. This suggested that the DTT-doped MWCNT coating can restrain shuttle effect and improve the rate and capacity of Li-S battery. The S-DTT-CNTP electrode not only accommodates the volume expansion but also provides stable electronics and ions channels.  相似文献   

15.
Chongqing Wang  Hui Wang 《Ionics》2016,22(5):695-699
Coal-based active carbon was prepared and used as electrodes of electric double-layer capacitors (EDLCs). The performance of EDLCs using active carbon electrodes with different pore structure was studied, including cyclic voltammetry, galvanostatic charge-discharge, and electrochemical impedance spectroscopy. With an increase of sodium hydrate/coal ratio, the pore structure of active carbon is greatly improved, resulting in larger double-layer capacitance. The capacitance of asymmetric EDLC is up to 65.98 F/g. Moreover, it is found that different pore structure of active carbon is necessary for positive and negative electrodes. Asymmetric EDLC not only exhibits high capacitance but also shows excellent charge-discharge performance, suggesting that it is very suitable and promising to design electrode materials for supercapacitors.  相似文献   

16.
PAN基活性炭纤维的表面及其孔隙结构解析   总被引:7,自引:0,他引:7  
通过氮吸附等温线、X射线光电子能谱以及扫描电子显微镜(SEM)对聚丙烯腈(PAN-Polyacrylonitrile)-基活性炭纤维(ACF-Activated Carbon Fiber)的表面和孔隙结构进行了分析,结果表明吸附测量可以提供有关碳质吸附剂的孔结构复杂性;通过XPS对PAN基ACF的表面官能团的种类及含量进行了表征,由SEM对PAN基ACF的表面以及断面的孔隙结构进行直拉观察,提供了  相似文献   

17.
采用溶胶-凝胶法合成出三聚氰胺-甲醛(MF)有机气凝胶,并通过N2吸附、红外光谱以及热重-质谱联用等实验技术对该气凝胶的多孔形态、结构特性和热稳定性进行了表征。结果表明:MF气凝胶是一种连续的、相互贯通的3维多孔网络结构材料,比表面积约842 m2/g,平均孔径为16 nm左右;热解产生了NO, H2O, NH3, NO2, CO2和CH4气体,很好地诠释了各阶段失重,其总失重高达97%,有望作为制备3维nm级多孔材料的模板。  相似文献   

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