碳纳米管的活化处理及对其电化学容量影响的研究

采用KOH为活性剂,对碳纳米管进行活化处理,经透射电子显微镜和高分辨透射电子显微镜从不同角度观察,发现得到了两端开口,管长较短,管壁粗糙的活性碳纳米管．用氮气自动吸附仪测试了活化前后两种碳纳米管的比表面积,发现活性碳纳米管具有比活化前碳纳米管更高的有效比表面积,将这两种碳纳米管分别作为电极材料应用于电化学超级电容器,经测试,发现活化后的碳纳米管的电化学容量大大提高,在有机电解液中达到了50F／g．     

碳纳米管微结构的改变对其容量性能的影响

以KOH为活性剂，通过在高温下将碳纳米管进行活化处理来实现对碳纳米管管壁结构的改变，得到了比表面积和孔容分别是活化处理前约3倍和1.5倍的活性碳纳米管.将活化处理前后两种碳纳米管分别制作成电化学超级电容器电极，在充满氩气的无水手套箱组装成模拟电化学超级电容器，在恒流充放电模式下进行电化学可逆容量的测试，发现活性碳纳米管的电化学容量远高于活化前碳纳米管，是它的2倍.从而发现碳纳米管被打断，管壁变粗糙的活性碳纳米管比一般碳纳米管更适合用于电化学超级电容器电极材料.     

多壁碳纳米管阵列电极的循环伏安行为

用化学气相沉积法在多孔氧化铝模板中沉积有序碳纳米管阵列并制成电极.由循环伏安法实验得知,扩散控制电位下的电活性离子难以常规的扩散速度到达碳纳米管的内壁深处,绝大部分的碳纳米管内壁面积在这样的实验条件下未能充分利用,但临近管口处的一部分内壁对扩散有一定的贡献.对于电极/电解质界面的双电层电容而言,碳纳米管的所有内壁都有所贡献,其电容量可达68.7mF*cm-2(表观面积),表明碳纳米管电极具有制作超级电容器的重要应用价值.     

定向多壁碳纳米管电化学储氢研究

利用恒流充放电、循环伏安曲线(CV)和电化学阻抗技术(EIS)等方法对定向多壁碳纳米管(AMWCNTs)储氢的电化学行为及其储氢机制进行了探讨.研究表明,定向AMWCNTs-Cu电极有较高的电化学储氢性能,其储氢容量在1500mA/g的电流密度下可以达到1162mA·h/g.定向AMWCNTs的电化学储氢能力强与其空间结构有关,而铜粉的加入有利于提高碳纳米管的电催化反应表面积和电极电化学反应活性,有利于氢在碳纳米管中扩散,从而提高了碳纳米管电极材料的储氢量.     

氧等离子体改性的聚苯胺/碳纳米管电化学性能

由乳液聚合法制备聚苯胺/碳纳米管复合电极材料,再利用感应耦合氧等离子体源对其进行射频放电处理,制得改性后的复合材料,进一步研究氧等离子体处理时间对材料表面性质和电化学性能的影响。通过SEM和FTIR对复合材料的表面形貌和组成进行分析和表征,结果显示复合材料在改性后的微观形貌均一,粒径变小且颗粒间团聚减轻,材料表面引入了羟基官能团。电化学测试表明,经氧等离子体改性处理10 min后,聚苯胺/碳纳米管复合材料具有突出的电化学特性,比电容为287.8 F.g-1,为改性前的1.7倍,同时等效串联电阻(ESR)降低了67.7%,是一种优良的超级电容器电极材料。由此也表明氧等离子体改性是一种高效的电极材料改性方法。     

活性炭二次活化对其电化学容量的影响

为进一步提高作为电化学超级电容器电极材料活性炭的电化学容量, 采用KOH作为二次活性剂, 将所得活性炭进行二次化学活化处理, 从而得到二次活化活性炭. 将原始活性炭材料与二次活化活性炭材料都分别经过系列处理, 组装成电化学超级电容器进行电化学性能测试. 测试结果表明, 二次活化活性炭材料的电化学容量达到145.0 F·g-1(有机电解液), 远远大于原活性炭材料的容量(45.0 F·g-1). 为研究二次活化活性炭材料电化学容量大幅提高的原因, 将这两种材料分别进行微观结构数据测试, 包括比表面积、N2吸脱附等温曲线和孔径分布. 研究结果表明, 二次活化处理大大增加了二次活化活性炭材料在孔径为2-3 nm的中孔分布, 从而证实对于有机电解液, 电极材料在2-3 nm的中孔对其电化学容量的提高具有重要意义.     

氢键诱导的聚吡咯/苯磺酸功能化多壁碳纳米管的制备及其电化学行为

采用原位芳基重氮化反应对碳纳米管进行苯磺酸功能化, 进而制备了聚吡咯/苯磺酸化碳纳米管复合材料(PPy/f-MWCNTs), 通过透射电镜(TEM)及扫描电镜(SEM)测试发现, 氢键诱导使聚吡咯成功地包覆在碳纳米管表面. 循环伏安和恒流充放电测试结果表明, 复合材料具有良好的电化学电容性能, 当聚吡咯与苯磺酸化碳纳米管质量比为1:1时, 复合材料在1.0 A·g-1的电流密度下的比容量达266 F·g-1, 而且聚吡咯利用率比未功能化聚吡咯/碳纳米管(PPy/p-MWCNTs)和纯聚吡咯(PPy)提高了1倍以上.     

活性炭二次活化对其电化学容量的影响（英文）

为进一步提高作为电化学超级电容器电极材料活性炭的电化学容量,采用KOH作为二次活性剂,将所得活性炭进行二次化学活化处理,从而得到二次活化活性炭.将原始活性炭材料与二次活化活性炭材料都分别经过系列处理,组装成电化学超级电容器进行电化学性能测试.测试结果表明,二次活化活性炭材料的电化学容量达到145.0F·g-1（有机电解液）,远远大于原活性炭材料的容量（45.0F·g^-1）.为研究二次活化活性炭材料电化学容量大幅提高的原因,将这两种材料分别进行微观结构数据测试,包括比表面积、N2吸脱附等温曲线和孔径分布.研究结果表明,二次活化处理大大增加了二次活化活性炭材料在孔径为2-3nm的中孔分布,从而证实对于有机电解液,电极材料在2-3nm的中孔对其电化学容量的提高具有重要意义.     

可快速充放电聚吡咯/碳纳米管复合材料电化学聚合与表征

采用恒电流法制备了具有可快速充放电性能的对甲基苯磺酸根(TOS-)掺杂聚吡咯/功能化单壁碳纳米管(PPy-TOS/F-SWNTs)复合材料,扫描电镜(SEM)结果表明该复合材料呈纳米棒状构成的多孔结构,棒径约为70nm;比表面积(BET)测试分析表明该复合材料有着较高的比表面积(12.64m2.g-1)和大的介孔孔隙率(20-40nm).循环伏安(CV)、电化学阻抗谱(EIS)和恒电流充放电(GC)电化学分析表明该材料具有优异的快速充放电性能,在800mV的电位窗和2.5A.g-1(功率密度为2kW.kg-1)的电流密度下该材料具有211F.g-1的比容量(能量密度为18.7Wh.kg-1),而当充放电电流高达80A.g-1(功率密度为60kW.kg-1)时比容量仍可达141.8F.g-1(能量密度为12.6Wh.kg-1),同时该材料还表现出优异的稳定性,在10A.g-1大电流下经历10000圈循环后容量仍保持95.2%.     

可用至3.5 V的碳纳米管阵列超级电容器

应用化学气相沉积在钽片和不锈钢片表面直接生长碳纳米管阵列(CNTA)制备超级电容器电极,并分别作正、负极组装有机体系扣式电容器.扫描电子显微镜、循环伏安、恒电流充放电和交流阻抗表征、测试材料的微观形貌和电化学性能.结果表明,该电容器可获得高达3.5 V的工作电压,较长的循环寿命,较好的倍率性能.基于CNTA质量的比功率和比能量性能分别为928 kW.kg-1和19 Wh.kg-1.     

多壁碳纳米管结构与其电化学容量之间关系的研究

采用化学气相沉积法,通过改变催化剂的成分、碳源、反应和后处理条件来制 备不同管径、管长、石墨化程度的多壁碳纳米管。经电化学容量性能测试、透射电 子显微镜观察和N_2吸附等结构表征,发现管径分布为30.0～40.0 nm、管长越短、 石墨化程度越低、比表面积越大、孔容越大的多壁碳纳米管具有更好的电化学容量 。     

碳纳米管的功能化及其电化学性能

超级电容器作为一种新型的储能元件,以其快速储存、释放能量等优点,近年来成为各国科研工作的研究重点和焦点[1￣3],并在数据记忆存储系统、便携式仪器设备、后备电源、通讯设备、计算机、燃料电池、电动车混合电源等许多领域都有广泛的应用前景[4]。目前,超级电容器用的电极材     

Electrochemical Reduction of Oxygen on Multi-walled Carbon Nanotubes Electrode in Alkaline Solution

The multi-walled carbon nanotubes (MWNTs) electrode was constructed using polytetrafluoroethylene as binder, and the electrochemical reductive behavior of oxygen in alkaline solution was first examined on this electrode. Compared with other carbon materials, MWNTs show higher electrocatalytic activity, and the reversibility of O2 reduction reaction is greatly improved. The experiments reveal that the electrochemical reduction of O2 to HO2 is controlled by adsorption. The preliminary results illustrate the potential application of MWNTs in fuel cells.     

Enhancement of Electrochemical Capacitance of Carbon Nanotubes by Polythionine Modification

Thionine molecules have been electropolymerized onto different types of carbon nanotubes (CNT) using a cyclic voltammetry scanning technology, including multi‐walled carbon nanotubes, single‐walled carbon nanotubes and aligned carbon nanotubes. Results indicate that such prepared nanocomposites have combined the intrinsic faradic capacitance of polythionine with the double layer capacitance of polythionine‐CNT, and thus the polythionine modification obviously enhanced the CNT capacitance. Especially the carboxyl group modified multi‐walled carbon nanotubes, which have made their nanotube tips opened, allowed much more electropolymerization cycles and then obtained a most significant increment in capacitance than the other three ones.     

多壁碳纳米管修饰玻碳电极伏安法测定香草醛

制备了羧基化多壁碳纳米管修饰玻碳电极(c-MWCNTs/GCE),采用循环伏安法在0.5 mol/L HCl中研究了食品添加剂香草醛的电化学行为。结果显示,该修饰电极对香草醛的电化学氧化具有良好的电催化作用,与裸玻碳电极相比电流响应显著增强。香草醛在该修饰电极上的氧化为不可逆的扩散控制过程。在最佳条件下,采用二阶导数线性扫描伏安法进行测定,香草醛的氧化峰电流与其浓度在0.1～6.0μmol/L和6.0～100μmol/L范围内呈良好的线性关系,检出限(S/N=3)为0.02μmol/L。该修饰电极具有良好的重现性(RSD=4.6%)和稳定性。方法应用于食品中香草醛的测定,回收率为96.3%～104%。     

多壁碳纳米管对微量苯二氮卓类药物的吸附性能研究

研究了静态吸附条件下多壁碳纳米管(MWCNTs)对地西泮、艾司唑仑、阿普唑仑和三唑仑 4种苯二氮卓类药物的吸附性能,10 min内能达到吸附平衡.MWCNTs对药物的吸附容量随药物浓度的增加而增加,最小初始浓度时MWCNTs对4种药物的静态吸附容量分别为7.95、7.88、7.99和7.73 mg/g,吸附容量较大.295、303和313 K温度下的吸附实验表明,吸附容量随温度的升高而减小,降低温度有利于药物的吸附.对不同温度下的吸附等温线采用Freundlich和Langmuir方程进行拟合,结果显示Langmuir方程具有更好的拟合效果.在动态吸附条件下穿透体积的测定显示MWCNTs对药物也具有大的吸附容量且萃取回收率高达90%以上.     

多壁碳纳米管的制备及改性处理

用自制的镍 硅二元气凝胶作催化剂,合成了多壁碳纳米管.甲烷在680℃催化裂解120min,再升温至800℃继续裂解20min,得到多壁碳纳米管.TEM、HRTEM和Raman光谱分析表明,所得多壁碳纳米管与高定向石墨具有相似的层状结构,其管径分布均匀,约15～30nm左右,长径比大,管端封闭,并含有金属催化剂粒子;采用不同方法改性处理,发现经过稀硝酸浸泡和空气氧化处理后,能去除碳管中金属催化剂,同时碳纳米管管长变短,端帽开口,能有效利用内表面,比表面积增大.