电化学法制备石墨烯基复合材料及其在超级电容器中的研究进展

石墨烯及其复合材料作为一种新型功能材料在能量存储领域受到广泛的关注.电化学制备技术相比于其他的制备手段具有安全、高效、绿色的优点.本文综述了电化学法制备石墨烯/纳米金属复合材料、石墨烯/金属氧化物(氢氧化物)复合材料、石墨烯/聚合物复合材料等的研究进展及其在超级电容器上的应用,以期为电化学制备石墨烯及其复合材料在超电领域的研究提供参考.     

石墨烯/聚苯胺复合材料的制备及超电容性能研究进展

近年来,石墨烯/聚苯胺复合材料由于自身优异的电化学性能引起了国内外学者的广泛关注,石墨烯具有大的比表面积和双电层电容特性,聚苯胺具有高赝电容特性,二者协同作用使其复合材料的超电容性能大大提高.主要介绍石墨烯/聚苯胺复合材料的制备方法及电容性能的影响因素,总结三维石墨烯/聚苯胺复合材料的构筑方法,并对复合材料未来在超级电容器领域的发展趋势进行了展望.     

新疆理化所超级电容器材料研究取得新进展

超级电容器(Supercapacitor)作为21世纪新型能源器件越来越受到人们的重视。目前,商业化超级电容器电极材料主要集中于碳基材料,但碳基电极材料存在着比容量偏低、孔径分布不均等问题。因此,寻找新的碳源及活化技术,探索有效孔结构和表面性质的控制技术,研发碳复合材料,降低生产成本等对提高碳基超级电容器的性能具有重要意义。     

三维还原氧化石墨烯的制备及超级电容性能

以氧化石墨凝胶制备的氧化石墨烯溶胶为前驱体,一步水热法制备三维还原氧化石墨烯,采用XRD、Raman、XPS、SEM和TEM对其结构和形貌进行表征;将其作为超级电容器的电极材料时,采用直接压片法制备工作电极,在三电极体系中测试了材料的超级电容性能.结果表明:经一步水热法对氧化石墨烯溶胶进行还原处理,可去除结构中大部分的含氧官能团,所得三维还原氧化石墨烯呈多孔网状结构,层数为3～7层;比电容在0.5A·g-1的电流密度下可达294 F·g-1,且在1A·g-1电流密度下循环1000次后仍高达247 F·g-1,保持率为88.85;;欧姆电阻Rs约为0.52 Ω,界面电阻Rc约为1.53 Ω.相对于热还原法和化学还原法所制备的石墨烯材料具有更好的超级电容性能.     

生物质炭的杂元素掺杂及其在电极中的应用

近些年,由于制备工艺的不断优化,生物质炭材料作为储能器件(锂离子电池、超级电容器、锂硫电池等)的电极材料得到了快速发展.与此同时,由于存在首次库伦效率低,不可逆容量大,电压滞后,大电流充放电能力弱等问题,大大阻碍了生物质炭材料作为电极材料的应用.而通过杂元素掺杂生物质炭(尤其是杂原子掺杂),可以有效地提高炭材料的润湿性和电子传导性,增加炭材料的缺陷以及活性位点,使其具有优异的电化学性能.本文归纳了杂元素掺杂生物质炭的研究进展,分别对其制备方法,以及在锂离子电池、超级电容器和锂硫电池等能源领域中的应用和前景进行介绍.     

氮掺杂酸角衍生多孔碳的制备及电容性能研究

随着化石燃料的加速消耗和能源危机的日益加剧,作为新型储能元件的超级电容器引起了研究人员极大的关注.本文通过水热法制备了生物质衍生多孔碳,并对该材料的微观结构和元素组成进行分析,研究了其作为超级电容器电极材料的电化学性能.结果表明,经过掺氮处理的酸角衍生多孔碳材料其比电容从166 F·g-1提高到了232 F·g-1,说明掺杂能有效提高生物质衍生多孔碳材料的电容性能.     

过程工程所氧化锰电极材料在超级电容器中的应用研究获进展

超级电容器具有比锂离子电池更高的功率密度以及相对传统双电层电容器更高的能量密度,近年来引起了人们广泛的研究兴趣,并在相关领域实现了商业应用。在众多电极材料当中,氧化锰因其具有理论比电容量高、环境友好、价格低廉等特点,成为最有潜力的超级电容器电极材料之一。然而,比表面积低、电子及     

水热法制备ZnO/石墨烯复合材料及其电化学性能研究

采用水热法制备ZnO/石墨烯复合材料,研究了ZnO、石墨烯不同配比与其电化学性能的关系.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、恒电流充放电、循环伏安法和交流阻抗等测试方法对复合材料结构、形貌及电化学性能进行表征,并通过电池解扣结合SEM和EDS进一步研究电极充放电前后的形貌及组分变化.结果表明,ZnO与石墨烯质量比为1∶1时电化学性能最好,在50 mA/g电流密度下首次可逆比容量高达680 mAh/g,且循环100次之后仍保持相对最高.电池解扣分析证明电极材料在充放电过程中表面会产生微裂纹影响其电化学性能.     

不同形貌Bi2WO6/CNOs复合材料的电化学性能研究

低污染、高能量的超级电容器是目前研究的重点.本文利用水热法合成了Bi2WO6/CNOs复合材料,并通过改变前驱体的pH值来调整复合材料的形态,在pH值为3和11的条件下合成了花状片层结构和块状结构的复合材料,并将其作为赝电容的电极材料.采用循环伏安法、恒电流充放电法和电化学阻抗法研究了制备的Bi2WO6/CNOs复合材料的电化学性能.结果表明,在电流密度为10 mA/cm2时,以1 mol/L KOH溶液为电解液的条件下,pH＝3时花状片层结构的Bi2WO6/CNOs复合材料的比电容为152.7 F/g,大于pH＝11时复合材料的比电容.这主要是由于CNOs能均匀分散在Bi2WO6 的片层之间,从而起到良好的支撑和电子传输作用.     

腐植酸钾一步炭化活化制备孔径可调的活性炭材料及其电化学性能

以腐植酸钾为碳源,乙酸钾(CH3COOK)、氢氧化钾(KOH)、碳酸钙(CaCO3)分别为活化剂,在800℃氮气气氛下碳化活化1h制备出了具备不同孔结构的三种活性炭材料.利用N2吸附-脱附分析、扫描电子显微镜(SEM)分析了所得活性炭材料的孔结构和微观形貌,并利用循环伏安(CV)和恒流充放电(GCD)测试方法评价了其作为超级电容器电极材料的电化学性能.结果表明:不同活化剂对活性炭材料的比表面积和孔径分布影响显著,而后者又进一步决定了炭材料的比电容特性.其中,尤其是直径小于1 nm的超微孔炭材料可以获得很高的比电容.在三种不同结构的活性炭中,以CH3COOK为活化剂制备的活性炭具有最优的电化学性能,其比表面积约为1100m2/g,孔径集中在0.4 ～0.6 nm;在2 mol/L KOH电解液中,电流密度为0.1 A/g时比电容高达270 F/g;经3000次充放电循环后,该材料的比电容保持率仍超过87;,是一种性能较为理想的超级电容器用电极材料.