聚苯胺/介孔碳纳米线复合电极材料的制备和性能

以介孔碳纳米线为基体, 通过电化学方法制备了新型聚苯胺/介孔碳纳米线(PANI/MCFs)复合材料, 采用SEM和TEM等手段对样品的结构和形貌进行了表征. 结果表明, 聚苯胺均匀附在介孔碳纳米线表面, 并填充到纳米线介孔孔道中. 将复合材料组装成三电极体系超级电容器, 用循环伏安、 恒流充放电和交流阻抗等方法对材料的电化学性能进行了测试. 结果显示, 在1 mol/L H₂SO₄溶液中, 复合材料的比电容达到391 F/g, 其循环稳定性也得到显著提高.     

水性聚苯胺纳米线超级电容器电极材料

使用假高稀方法,分别以过硫酸铵、硝酸铁和三氯化铁为氧化剂,含有1个乙氧基基团的酸性磷酸酯为质子酸,经过原位聚合制备了直径分别为78~90 nm、18~30 nm和16~25 nm水分散性聚苯胺纳米线.聚苯胺膜的电导率分别为18,32和35 S cm-1,比表面积为65,70和82 m2 g-1.该聚苯胺纳米线能够很好地分散在水中,是一种环境友好型超级电容器电极材料.该电极材料在1 mol L-1四乙基氟硼酸/碳酸丙烯酯非水性电解液中,在-1~1V扫描范围内,以0.4 A g-1的放电速率下,分别得到了110,140和152 F g-1的比容,比电容与材料的比表面积和电导率有关,随着比表面积以及电导率的增大而增大.聚苯胺纳米线电极材料有较高的充放电效率(大于98%),表明了它们有很好的电化学可逆性.     

功能化石墨烯/聚苯胺复合电极材料的制备和电化学性能

利用水合肼还原十八胺（ODA）接枝的氧化石墨烯（GO）,得到了十八胺功能化石墨烯（ODA-G）,将ODAG与聚苯胺（PANI）通过溶液共混法,制备了功能化石墨烯和聚苯胺纳米复合材料（ODA-G/PANI）. 采用傅里叶变换红外（FTIR）光谱、X射线衍射（XRD）、热重分析（TGA）、拉曼（Raman）光谱及透射电镜（TEM）,对复合材料的结构和形貌进行了表征;利用循环伏安、恒流充放电及交流阻抗谱等,对复合材料的电化学性能进行了测试. 结果显示,少量ODA-G的引入为PANI 的电化学氧化还原反应提供了更多的电子通道和活性位置,有利于提高PANI 的赝电容. 在电流密度1.0 A·g^-1下,2%（w）ODA-G/PANI 的比电容达到787 F·g^-1,而相应的PANI 仅有426 F·g^-1. 此外,ODA-G/PANI的循环稳定性也远高于纯PANI.     

功能化石墨烯/聚苯胺复合电极材料的制备和电化学性能

利用水合肼还原十八胺(ODA)接枝的氧化石墨烯(GO),得到了十八胺功能化石墨烯(ODA-G),将ODAG与聚苯胺(PANI)通过溶液共混法,制备了功能化石墨烯和聚苯胺纳米复合材料(ODA-G/PANI).采用傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)、拉曼(Raman)光谱及透射电镜(TEM),对复合材料的结构和形貌进行了表征;利用循环伏安、恒流充放电及交流阻抗谱等,对复合材料的电化学性能进行了测试.结果显示,少量ODA-G的引入为PANI的电化学氧化还原反应提供了更多的电子通道和活性位置,有利于提高PANI的赝电容.在电流密度1.0 A·g-1下,2%(w)ODA-G/PANI的比电容达到787 F·g-1,而相应的PANI仅有426 F·g-1.此外,ODA-G/PANI的循环稳定性也远高于纯PANI.     

一维有序聚苯胺纳米阵列的制备及电化学储能性能

以导电玻璃FTO为基底电极, 在硫酸溶液中, 分别研究了苯胺单体浓度和恒定电流大小对聚苯胺(PANI)形貌的影响; 同时恒定苯胺单体的浓度和工作电流, 探究了不同类型的质子酸对PANI阵列形貌的影响. 结果表明, 采用恒电流方法可以制备出一维有序PANI纳米线阵列, 而且当苯胺的浓度为0.1 mol/L, 恒电流法的工作电流密度为0.03 mA/cm²时, 所制备的PANI纳米线阵列形貌最佳; 当用HCl, HNO₃和对甲苯磺酸(p-TSA)作为合成PANI的支持液时, 得到树桩状的PANI 纳米结构, 不能得到均一的纳米线阵列结构. 电化学性能测试结果表明, 制备的最佳形貌PANI纳米线阵列的比电容值可达560 F/g; 循环1000周后电容损失率为11%.     

含聚苯胺类锂离子电池复合电极材料研究进展

聚苯胺是目前研究最为广泛的导电高分子材料之一,具有特殊的电学、光学性能,在电子工业、信息工程、国防工程等的应用开发进行了深入研究。聚苯胺经掺杂后可形成P型和N型导电态,这种掺杂机制使得聚苯胺的掺杂和脱掺杂完全可逆,而掺杂度受pH值和电位等因素的影响,且电化学活性同比传统锂电极材料在充放电过程中具有更优异的可逆性能,因此有关在设计聚苯胺参与锂电池电极复合材料的研究也越来越受到重视。本文综述了不同结构聚苯胺锂离子电池复合材料的制备方法,并着重介绍了聚苯胺基复合材料锂离子电池等领域研究的电化学性能,最后展望了聚苯胺基复合材料的应用前景。     

石墨烯-聚苯胺杂化超级电容器电极材料

聚苯胺是一类具有超高比电容的导电高分子材料, 利用其与石墨烯的协同效应, 改善各自的固有缺点, 可以制得高性能的超级电容器. 本文综述了石墨烯-聚苯胺杂化电极材料的制备方法和石墨烯表面性质对电极材料电化学性能的影响, 讨论了优化杂化电极的结构与性能.     

过渡金属氧化物/聚苯胺电极材料研究进展

超级电容器(SCs)作为一种储能器件,以其功率密度大、充放电效率好、操作温度窗口宽、循环寿命长等优点受到广泛关注。聚苯胺(PANI)作为电极材料具有本征氧化还原态多、高理论电容等优点,有利于提高超级电容器的能量密度。但由于纯聚苯胺稳定性以及加工性能较差限制了其进一步应用,引入过渡金属氧化物(TMOs),通过二者的协同效应,可以促进氧化还原反应、加快电子转移速度、有效提高电极材料比电容和循环稳定性。本文综述了钌、锰、镍、钴等TMOs/PANI纳米复合材料在超级电容器中的新进展,同时扼要总结讨论了TMOs/PANI的导电机理。     

用于超级电容器的锰钴氧化物/碳纤维材料

The development of high-performance supercapacitor electrode materials is imperative to alleviate the ongoing energy crisis. Numerous transition metals (oxides) have been studied as electrode materials for supercapacitors owing to their low cost, environmental-friendliness, and excellent electrochemical performance. Among the developed binary transition metal oxides, manganese cobalt oxides typically show high theoretical capacitance and stable electrochemical performance, and are widely used in the electrode materials of supercapacitors. However, the poor conductivity and active material utilization of manganese cobalt oxide-based electrode materials limit their potential capacitance application. Cotton is mainly composed of organic carbon-containing materials, which can be transformed to carbon fibers after calcination. The resultant carbonaceous material exhibits a large specific surface area and good conductivity. Such advantages could potentially suppress the negative effects caused by the poor conductivity and small specific surface area of manganese cobalt oxides, thereby improving the electrochemical performance. Herein, we firstly deposited manganese cobalt oxides on cotton by a simple hydrothermal method, yielding a composite of manganese cobalt oxides and carbon fibers via subsequent calcination, to improve the electrochemical performance of the electrode material. X-ray diffraction (XRD), field-emission scanning electron microscopy (FESEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Brunauer-Emmett-Teller (BET), thermogravimetric analysis (TGA), and electrochemical characterizations were used to investigate the physical, chemical, and electrochemical properties of the prepared samples. The fabricated manganese cobalt oxides in the composite were uniformly dispersed on the carbon fiber surface, which increased the contact between the interface of the electrode material and electrolyte, and enhanced electrode material utilization. The electrode material was confirmed to have well contacted with the electrolyte during a contact angle test. Hence, a pseudo-capacitance reaction completely occurred on the manganese cobalt oxide material. Moreover, the addition of carbon fibers reduced the resistance of the material, resulting in excellent capacitive performance. The capacitance of the prepared composite was 854 F∙g^-1 at a current density of 2 A∙g^-1. The capacitance was maintained at 72.3% after 2000 cycles at a current density of 2 A∙g^-1. These results indicate that the manganese cobalt oxide and carbon fiber composite is a promising electrode material for high-performance supercapacitors. The findings presented herein provide a strategy for coupling with carbon materials to enhance the performance of supercapacitor electrode materials based on manganese cobalt oxides. Thus, novel insights into the design of high-performance supercapacitors for energy management are provided.     

自支撑三维功能化石墨烯/聚苯胺电极材料的制备及超级电容性能

采用水热法制备了三维石墨烯(3D-G),并以十八胺(ODA)为接枝剂对部分还原的氧化石墨烯进行氨基化处理,再利用原位聚合法在氨基化石墨烯表面生长聚苯胺,制备了十八胺功能化石墨烯/聚苯胺(G-ODA/PANI).对材料进行了结构表征、电化学性能分析和材料结构的比电容贡献分析.结果显示,电极材料的电容贡献大部分体现为材料的表面电容,G-ODA/PANI电极片在1 A/g电流密度时的比电容最高可达1080 F/g,是未功能化石墨烯/聚苯胺电极材料(G/PANI)的2.57倍,且循环稳定性也有很大的提高,循环10000周后的比容量保持率为90.8%,比G/PANI高9.6%.     

A dandelion-like carbon microsphere/MnO2 nanosheets composite for supercapacitors

This article reported the electrochemical performance of a novel cabon microsphere/MnO₂ nanosheets (CMS/MnO₂) composite prepared by a in situ self-limiting deposition method under hydrothermal condition. The results of scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) revealed that MnO₂ nanosheets homogeneously grew onto the surface of CMS to form a loose-packed and dandelion-like core/shell microstructure. The unique microstructure plays a basic role in electrochemical accessibility of electrolyte to MnO₂ active material and a fast diffusion rate within the redox phase. The results of cyclic voltammetry, galvanostatic charge/discharge and electrochemical impedance spectrometry indicated that the prepared CMS/MnO₂ composite presented high capacitance of 181 F·g⁻¹ and long cycle life of 61% capacity retention after 2000 charge/discharge cycles in 1 mol/L Na₂SO₄ solution, which show strong promise for high-rate electrochemical capacitive energy storage applications.     

掺Fe3+MnO2超级电容器电极材料的制备

化学掺杂;掺Fe3+MnO2超级电容器电极材料的制备     

MnO2电沉积直立碳纳米管制备超级电容器的研究

以直立碳纳米管为基底,以pH=6.0的0.1mol/L Na2SO4 为底液,采用电化学沉积法在0.2 mol/L Mn(CH3COO)2溶液中制备了直立碳纳米管与二氧化锰复合材料。SEM测试结果表明复合材料表面呈现多孔状结构。通过循环伏安,恒流充放电,交流阻抗等电化学方法对复合材料修饰电极进行电容性质测试。实验结果表明,在1mol/L KCl 溶液中,0-0.6V(vs. 银/氯化银参比)电位窗口内此复合材料表现出优良的超电容性能。直立碳纳米管电极的比电容为16 F/g,在碳纳米管表面沉积上二氧化锰修饰层后,此复合材料电极的比电容增大至330 F/g,比电容量大幅提升近20倍。同时扫描200圈后,直立碳纳米管与二氧化锰复合材料的循环伏安曲线变化很小,说明其具有相当好的循环寿命和电容稳定性能。     

多孔氧化镍薄膜的制备及其超级电容器性能

以氟掺杂的SnO₂导电玻璃(FTO)为基底,通过水热法与高温煅烧法相结合成功制备出多孔氧化镍薄膜。 通过场发射扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、晶体粉末衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等技术手段对所制备NiO进行了物相组成、表面形貌及元素价态的表征。 在6 mol/L KOH电解液中,采用循环伏安法、恒电流充放电对NiO薄膜电化学性能进行了研究。 结果表明,在电流密度为2 A/g时,NiO薄膜的比电容可达651.6 F/g,循环1000圈后其电容保留值可达71.6%,是理想的超级电容器电极材料。     

介孔炭的直接制备及其电化学性能研究

以柠檬酸镁为原料,采用直接碳化法制备介孔炭电极材料。N2吸附测试表明,所制备多孔炭的比表面积达2 000 m2·g-1左右,介孔孔容和平均孔径随着炭化温度的升高而增加,当炭化温度大于800℃时,能够制备出以介孔结构为主的多孔炭材料。电化学测试表明,MgC-800和MgC-900具有优异的电化学电容特性。与硬模板法制备的OMC相比,MgC-800和MgC-900在实验电流密度范围内具有更大的比电容值,这应当归功于它们巨大的比表面积以及有利于电解质离子扩散的介孔结构。     

NiO/CNTs的制备及其电化学电容行为研究

用改良的沉淀法在酸化处理过的碳纳米管(CNTs)上沉积氢氧化镍, 经300 ℃热分解得到NiO/CNTs复合电极材料. 采用X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)、扫描电镜(SEM)和Brunauer-Emmett-Teller (BET)比表面积分析等方法对合成的材料进行了物理表征|用循环伏安法和充放电测试对其电化学性能进行了研究. 结果表明, CNTs的引入在一定程度上提高了NiO的分散性, 从而大大增加了复合电极材料的比电容和倍率容量. 掺入20% CNTs后复合电极的比电容达到最高值(309 F•g^－1)|掺入40% CNTs的复合电极材料扣除CNTs对容量的贡献后(本实验测试CNTs的比容量为35 F•g^－1), NiO的放电容量可达420 F•g^－1, 明显高于纯相NiO的容量(175 F•g^－1), 并且材料的倍率容量也显著提高.     

网络结构的聚苯胺-二氧化锰纳米复合材料的制备及其电化学性能

利用水热法合成了一维的MnO2纳米棒,经十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)表面改性后与苯胺单体在低温下混和,通过原位化学氧化聚合法制备了聚苯胺-二氧化锰(PANI-MnO2)纳米复合材料.采用FESEM、FT-IR、XRD、TG、循环伏安以及恒电流充放电等测试技术对复合材料进行了结构和性能的分析.结果表明:MnO2纳米棒...     

Manganese Oxide/Graphene Aerogel Composites as an Outstanding Supercapacitor Electrode Material

Graphene aerogels (GA), prepared with an organic sol–gel process, possessing a high specific surface area of 793 m² g^?1, a high pore volume of 3 cm³ g^?1, and a large average pore size of 17 nm, were applied as a support for manganese oxide for supercapacitor applications. The manganese oxide was electrochemically deposited into the highly porous GA to form MnO₂/GA composites. The composites, at a high manganese oxide loading of 61 wt. %, exhibited a high specific capacitance of 410 F g^?1 at 2 mV s^?1. More importantly, the high rate specific capacitances measured at 1000 mV s^?1 for these composites were two‐fold higher than those obtained with samples prepared in the absence of the GA support. The specific capacitance retention ratio, based on the specific capacitance obtained at 25 mV s^?1, was maintained high, at 85 %, even at the high scan rate of 1000 mV s^?1, in contrast with the significantly lower value of 67 % for the plain manganese oxide sample. For the cycling stability, the specific capacitance of the composite electrode decayed by only 5 % after 50,000 cycles at 1000 mV s^?1. The success of this MnO₂/GA composite may be attributed to the structural advantages of high specific surface areas, high pore volumes, large pore sizes, and three‐dimensionally well‐connected network of the GA support. These structural advantages made possible the high mass loading of the active material, manganese oxide, large amounts of electroactive surfaces for the superficial redox events, fast mass‐transfer within the porous structure, and well‐connected conductive paths for the involved charge transport.     

超级电容器用中孔炭复合电极材料研究进展

超级电容器是一类利用电化学双电层或电极材料在电极/溶液界面发生的氧化还原反应来存储能量的装置,除兼有常规电容器功率密度大和二次电池能量密度高的特点外,还具有可逆性好和循环寿命长等优点.本文重点介绍了近几年国内外对中孔炭材料、表面官能团修饰中孔炭材料、中孔炭-金属氧化物、中孔炭-导电聚合物等几类电极材料的研究现状;并且展望了超级电容器用中孔炭及其复合电极材料的当前研究热点和发展前景.     

炭载二氧化锰的制备和锂离子超级电容器性能的研究

制备了炭气凝胶载二氧化锰(AG-MnO₂)复合材料, 材料物理化学表征表明, 在炭气凝胶表面和微孔内沉积二氧化锰, 改善了炭气凝胶的电化学性能. 以炭二氧化锰复合材料为负极, LiMn₂O₄为正极, 设计出一种新型的高能量密度混合电容器, 并研究了负极工作电位范围对电容器性能的影响. 研究结果表明, 引入高容量的AG-MnO₂复合材料, 并通过扩大负极工作电位区间, 可设计出能量密度高达92 Wh•kg^－1(基于正负极活性质量)的混合电容器, 为炭对称电容器的5倍. 这种混合电容器经过1000次循环, 容量仍然保持在80%以上.