介孔碳基钴镍氧化物的电化学电容性能

以介孔碳CMK-3为载体,利用CMK-3表面缺陷作形核中心,应用前驱体化学液相共沉淀法制备新型的Co0.25Ni0.75氧化物/CMK-3复合材料.X射线衍射（XRD）分析及扫描电子显微镜（SEM）形貌观察表明该材料主要呈现弱结晶态结构,其中Co-Ni氧化物纳米片交错成空间网络并包覆在介孔碳表面.BET测试表明该材料孔径分布在3~4 nm之间,且高分散、疏松多孔,具有良好的OH-离子传递特性.循环伏安和恒流充放电测试表明,该材料有高的电化学活性, 在5 mA/cm2电流密度下,Co0.25Ni0.75氧化物（92%）/C比电容达1781F/g.     

介孔碳负载铂催化剂的分散性和电催化活性

以介孔硅SBA-15为模板, 糠醇为碳源制备了高度有序的介孔碳(CMK-5), 并用微波法合成碳负载的铂纳米粒子的催化剂. 为改善铂微粒的分散性能, 在微波碳载过程中添加了适量的阳离子表面活性剂(CTAB). XRD和TEM测试结果表明, CTAB的加入改善了铂催化剂的分散性, 且使铂微粒的平均粒径降至2.9 nm左右. 循环伏安测试结果显示, 加入CTAB后所得Pt/CMK-5催化剂的电化学活性面积大于未加CTAB的以及商业Johnson Matthey公司的Pt/C催化剂的活性面积.     

脉冲激光沉积法制备FeSe薄膜电极及其电化学性质

采用脉冲激光溅射Fe和Se粉末的混合靶制备FeSe薄膜并用XRD、充放电和循环伏安测试研究了薄膜的结构和电化学性质. XRD结果显示, 当基片温度为200 ℃时, 薄膜主要由晶态的FeSe组成. 在电压1.0～3.0 V范围内, 该薄膜的可逆容量为360.8 mAh•g^－1, 经过100次循环之后的放电容量为396.5 mAh•g^－1, 具有很好的循环性能. ex situ XRD结果显示FeSe能够和Li发生可逆的电化学反应, 颗粒尺寸大于5 nm的纳米铁颗粒能够驱动Li₂Se的分解并在充电过程中重新生成FeSe. FeSe具有较高的可逆容量和较好的循环性能, 可能成为一种优良的锂二次电池正极材料.     

碳材料中多层次孔对负载铂电催化活性的影响

分别以商用碳黑XC-72、介孔碳CMK-5和含多层次孔的碳气凝胶HCA为载体, 微波法负载Pt纳米粒子, 在硫酸和甲醇溶液中进行循环伏安测试, 考察碳材料中多层次孔对其电催化活性的影响. 结果显示, Pt/HCA电极表现出较高的峰电流(7.5 mA·cm-2)和电化学活性面积(128.0 m2·g-1). 这可能是因为碳气凝胶具有连续但非周期性的介孔结构, 有利于Pt纳米粒子的分散以及反应物质的传质.     

Li3V2(PO4)3/C和Li2.5Na0.5V2(PO4)3/C的结构和电化学性能的比较研究

采用溶胶-凝胶法合成了锂离子正极材料Li3V2(PO4)3/C(LVP/C)及Li2.5Na0.5V2(PO4)3/C,并用XRD、循环伏安及交流阻抗等方法,研究了大量Na+掺杂对材料结构和电化学性能影响。结果表明,大量钠离子的掺杂会使LVP结构由单斜向菱方转变。掺杂化合物Li2.5Na0.5V2(PO4)3/C在0.5 C充电1 C放电时,首次放电容量为118 mAh.g-1,50次循环后容量保持率为92.4%,并发现与单斜LVP存在多个放电平台不同,Li2.5Na0.5V2(PO4)3/C仅在3.7 V处有一个放电平台。     

有序介孔碳CMK-3微波负载NiO及其电容性能研究

微波法负载具有简便、快速、均匀的优点. 本文尝试以乙二醇为还原剂, Ni(Ac)₂为Ni源, 通过微波辐射负载及低温空气煅烧在CMK-3上形成NiO. 对样品进行X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、N₂吸脱附等结构表征及循环伏安(CV)等电化学性能测试. 结果显示, 微波法并经低温空气煅烧后有序介孔碳CMK-3的小角XRD峰强度变弱、比表面积下降、孔容减小, 但却使其比电容从229.3 F/g提高到295.9 F/g, 大于文献报导中介孔碳负载MnO₂, RuO₂•xH₂O后的比电容值. 由此说明微波法是有效的负载方法, 具有较好的应用前景.     

沉积法合成生物质碳磷锂离子负极材料及其高低温电化学性能

使用玉米杆芯作为碳源, 通过沉积法原位合成生物质碳磷复合材料. 利用X射线衍射(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)和拉曼光谱(Raman)等对复合材料的形貌和结构进行表征, 通过恒电流充放电、 循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)等对复合材料的电化学性能进行了测试. 结果表明, 当碳/磷质量比为4.5∶5.5时, 复合材料具有最佳的电化学性能: 扣除非活性材料的贡献, 室温下首次充电容量为1215.5 mA·h/g, 循环100次后可以保持847.7 mA·h/g 的比容量. 该复合材料随着温度的升高充电比容量逐渐增加: -20 ℃时, 0.1C倍率下的充电比容量为425.6 mA·h/g; 55 ℃时, 首次充电比容量高达1812.3 mA·h/g. 说明适量纳米磷均匀分布在无定形碳导电基体的孔结构中, 可以使制备出的复合材料现出良好的电化学性能.     

0/1/2维混合纳米形貌V2 O5的制备与储锂性能

以P123为结构导向剂,采用溶胶-凝胶法结合冷冻干燥技术制备了0/1/2维混合纳米形貌的正交相V₂O₅电极活性材料.利用XRD和SEM表征了样品的结构和形貌,通过循环伏安法、恒流充放电和交流阻抗谱测试研究了样品的储锂性能.结果显示,这种0/1/2维混合纳米形貌V₂O₅具有较高的储锂容量、优异的电化学循环稳定性和出色的大倍率充放电性能,在1 A/g电流密度下循环500次后放电比容量稳定在117.5 mA·h/g,容量保持率为94.4%,在5 A/g大电流密度下,其放电比容量仍保持在88.2 mA·h/g,性能明显优于未添加P123制备的2D片状V₂O₅材料.     

载铜介孔碳CMK-3的制备及其对苯酚的吸附-催化氧化性能

通过一种简易的方法在介孔碳CMK-3的孔道内负载氧化铜粒子制备Cu/CMK-3复合物,利用粉末X射线衍射、氮气吸附-脱附、透射电镜等手段对其进行表征.结果表明,氧化铜均匀地分散在CMK-3孔道中,CMK-3在负载氧化铜后仍有较大的比表面积.考察了载铜CMK-3对水中苯酚的吸附和低温干法催化氧化苯酚性能.吸附和循环使用结果表明,Cu/CMK-3对水中苯酚具有较大的吸附量和良好的催化氧化效率.热重-质谱(TG-MS)联用测试结果表明,吸附的苯酚在180℃左右开始被催化氧化为CO2和水,此时不会造成苯酚的脱附和介孔碳CMK-3的烧蚀.     

介孔碳纳米纤维制备与超电容性能研究

采用低分子量酚醛树脂/F127混合物填充多孔氧化铝模板孔道,制备了大尺寸介孔孔道、核-壳结构的介孔碳纳米纤维.分别以SEM、TEM及N2等温吸附-脱附观察分析样品形貌和孔结构参数.循环伏安与恒流充放电测定该介孔纳米纤维电极(阳极)的超电容性能.结果表明:介孔碳纳米纤维比电容明显增大,且在高扫速、大电流下具有良好的超电容特性.     

Li4Ti5O12/CMK-3复合材料的制备及其作为锂离子电池负极材料的性能

将LiNO₃和Ti(OC₄H₉)₄填填充在有序介孔碳CMK-3 孔道中, 然后烧结合成了Li₄Ti₅O₁₂/CMK-3复合材料. 利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)对其结构和微观形貌进行了表征. 利用差热-热重分析(TG-DTA)测试复合材料中Li₄Ti₅O₁₂的含量. 利用充放电测试、循环伏安和电化学阻抗技术考察了复合材料作为锂离子电池负极材料的性能. 发现Li₄Ti₅O₁₂分布在CMK-3孔道中及其周围, 复合材料的高倍率充放电性能显著优于商品Li₄Ti₅O₁₂, 复合材料中Li₄Ti₅O₁₂的比容量明显高于除去CMK-3的样品(在1C倍率时比容量为117.8 mAh·g^-1), 其0.5C、1C和5C倍率的放电比容量分别为160、143 和131 mAh·g^-1, 库仑效率接近100%, 5C倍率时循环100次的容量损失率只有0.62%. 本研究结果表明CMK-3明显提高了Li₄Ti₅O₁₂的高倍率充放电性能, 可能是CMK-3特殊的孔道结构和良好的导电性减小了Li₄Ti₅O₁₂的粒径并提高了其电导率.     

Zn-空气电池中二维与三维结构碳负载Mn3O4的催化性能比较

采用湿法浸渍将Mn3O4负载到不同碳材料的表面, 测试了这些复合材料用于空气电极催化剂的电催化性能. 通过充放电和循环伏安等电化学测试发现, 具有三维孔道结构的介孔碳材料(CMK-3)的催化性能远比二维孔道结构的介孔碳(OMC)的好. 从透射电子显微镜观察发现, 氧化锰粒子均负载在碳的外表面, 位于三维孔道外表面的氧化锰可以与电解液和碳孔道内的氧气同时接触. 这种结构产生了大量有效的三相反应界面, 从而达到良好的催化效果.     

MnO2-embedded-in-mesoporous-carbon-wall structure for use as electrochemical capacitors

We present an in situ reduction method to synthesize a novel structured MnO(2)/mesoporous carbon (MnC) composite. MnO(2) nanoparticles have been synthesized and embedded into the mesoporous carbon wall of CMK-3 materials by the redox reaction between permanganate ions and carbons. Thermogravimetric analysis (TG), X-ray photoelectron spectrum (XPS), X-ray diffraction (XRD), nitrogen sorption, transmission electron microscopy (TEM), and cyclic voltammetry were employed to characterize these composite materials. The results show that different MnO(2) contents could be introduced into the pores of CMK-3 treated with different concentrations of potassium permanganate aqueous solution, while retaining the ordered mesostructure and larger surface area. Increasing the MnO(2) content did not result in a decrease in pore size from the data of nitrogen sorption isotherms, indicating that MnO(2) nanoparticles are embedded in the pore wall, as evidenced by TEM observation. We obtained a large specific capacitance over 200 F/g for the MnC composite and 600 F/g for the MnO(2), and these materials have high electrochemical stability and high reversibility.     

Mesoporous cobalt oxide for largely improved lithium storage properties

We report the microstructure,application for lithium-ion batteries of mesoporous Co3O4 prepared by modified KIT-6 template method.The sample was characterized by XRD,TEM,HRTEM and nitrogen adsorption.Their electrochemical behaviors as electrode reactants for lithium ion batteries were evaluated by cyclic voltammograms and static charge-discharge.A direct comparison of electrochemical behaviors between mesoporous nanostructure and bulk reflects interesting "nanostructure effect",which is reasonably discussed in terms of how the 3D nanostructures of Co3O4 materials function in tuning their electrochemistry.The results demonstrate that further improvement of electrochemical performance in transition metal-oxide-based anode materials can be realized via the design of multiporous nanostructured materials.     

正极材料LiNi0.5C0.5O2的电化学性能研究

以聚丙烯酰胺（PAM）为分散剂用微波—固相复合加热技术合成了层状锂离子电池正极材料LiNi0.5C0.5O2。通过扫描电子显微镜（SEM）和X—射线粉末衍射（XRD）分析技术对材料的微观形貌和相结构进行了表征。恒电流充放电循环测试表明：材料的放电比容量高达154mAh／g，且有良好的循环性能。重点利用循环扫描伏安、计时电量和电化学交流阻抗测试技术，对材料在循环前后的电化学性能变化规律进行了探讨。结果表明，经过循环后材料的导电能力以及锂离子扩散能力都有了很大的提高。另外，材料中的锂含量对材料的导电能力也有很大的影响。     

正极材料LiNi0.5Co0.5O2的电化学性能研究

以聚丙烯酰胺(PAM)为分散剂用微波—固相复合加热技术合成了层状锂离子电池正极材料LiNi0.5Co0.5O2。通过扫描电子显微镜(SEM)和X—射线粉末衍射(XRD)分析技术对材料的微观形貌和相结构进行了表征。恒电流充放电循环测试表明:材料的放电比容量高达154mAh/g,且有良好的循环性能。重点利用循环扫描伏安、计时电量和电化学交流阻抗测试技术,对材料在循环前后的电化学性能变化规律进行了探讨。结果表明,经过循环后材料的导电能力以及锂离子扩散能力都有了很大的提高。另外,材料中的锂含量对材料的导电能力也有很大的影响。     

Sulfur-doped CMK-5 with expanded lattice for high-performance lithium ion batteries

Heteroatom-doped porous carbon materials are very attractive for lithium ion batteries (LIBs) owing to their high specific surface areas, open pore structures, and abundant active sites. However, heteroatom-doped porous carbon with very high surface area and large pore volume are highly desirable but still remain a big challenge. Herein, we reported a sulfur-doped mesoporous carbon (CMK-5-S) with nanotubes array structure, ultrahigh specific surface area (1390 m²/g), large pore volume (1.8 cm³/g), bimodal pore size distribution (2.9 and 4.6 nm), and high sulfur content (2.5 at%). The CMK-5-S used as an anode material for LIBs displays high specific capacity, excellent rate capability and highly cycling stability. The initial reversible specific capacity at 0.1 A/g is as high as 1580 mAh/g and simultaneously up to 701 mAh/g at 1 A/g even after 500 cycles. Further analysis reveals that the excellent electrochemical storage performances is attributed to its unique structures as well as the expanded lattice by sulfur-doping.     

化学气相沉积法合成Fe/CMK-5及其对溶菌素的吸附性能

以SBA-15为模板,二茂铁为碳源,利用化学气相沉积(CVD)法合成了Fe/CMK-5复合材料.用粉末X射线衍射、低温N2吸附、热重分析、透射电镜等对复合材料进行了表征.结果表明复合材料中碳以CMK-5结构存在,Fe颗粒均匀地分布在CMK-5的骨架中,通过调节CVD时间可改变Fe/CMK-5的结构参数.在pH值为11的缓冲溶液中研究了Fe/CMK-5系列复合材料对溶菌素(lysozyme)的吸附性能,考察了溶菌素在Fe/CMK-5孔道内部的结构稳定性以及在不同pH值溶液中的泄露量.     

A novel polyaniline/mesoporous carbon nano-composite electrode for asymmetric supercapacitor

<正>A novel nano-composite of polyaniline/mesoporous carbon(PANI/CMK-3) was prepared with mesoporous carbon(CMK-3) serving as the support.Electrochemical asymmetric capacitors have been successfully designed by using PANI/CMK-3 composite and CMK-3 as positive and negative electrode,respectively.The results showed that the discharge capacity of the asymmetric capacitor could reach 87.4 F/g under the current density of 5 mA/cm~2 and cell voltage of 1.4 V.The energy density of the asymmetric capacitor was up to 23.8 Wh/kg with a power density of 206 W/kg.Furthermore,PANI/CMK-3-CMK-3 asymmetric capacitor using this PANI/CMK-3 nano-composite could be activated quickly and possess high charge-discharge efficiency.     

具有结晶孔壁介孔镁锌氧复合物(英文)

以介孔碳为硬模板经过二次填充制备了介孔镁锌氧复合物.采用X射线衍射(XRD),透射电镜(TEM),扫描电镜(SEM),N2吸附脱附等手段对材料的结构及形貌进行了表征.结果表明,所制备的材料在具有高有序介孔结构的同时还具有结晶的孔壁.孔径尺寸均为4.0nm,比表面积均为114.5m2.g-1.广角XRD结果初步表明,材料中氧化镁和氧化锌复合形成了固溶体.该材料作为一种半导体材料有望在光学器件领域获得新的应用价值.