有序中孔炭的电化学储氢性能

将蔗糖、聚环氧乙烯-聚环氧丙烯-聚环氧乙烯三嵌段共聚物和硅源构成的复合物进行预炭化、炭化和除硅处理合成出有序中孔炭, 采用XRD、TEM、HRTEM和N2吸脱附等手段对其进行表征, 并将有序中孔炭制成电极开展恒流充放电储氢性能研究. 结果显示, 具有较高比表面积(720 m2·g-1)和孔容(0.86 cm3·g-1)的有序中孔炭材料的电化学储氢容量为70.1 mAh·g-1, 高于具有相对较低比表面积(610 m2·g-1)和孔容(0.66 cm3·g-1)的有序中孔炭储氢容量(64.1 mAh·g-1). 通过与单壁碳纳米管电极(25.9 mAh·g-1)的对比, 表明有序中孔炭具有良好的电化学储氢性能和更高的电化学活性.     

微孔-介孔多级孔炭材料的制备及电化学电容性能研究

采用有机-有机自组装法, 并结合后活化法制备了一类具有微孔-介孔复合孔结构的多级孔炭材料(HPC), 并研究了这类材料的电化学电容性能. 孔结构测试表明, 采用KOH后活化法可以在介孔炭的孔壁上控制性地生成微孔. 电化学测试表明, 与文献中报道的硬模板法制备的介孔炭相比, HPC具有更好的电化学电容性能. 在100 mV/s的快速电压扫描速率下, 它的比电容值能达到168.9 F/g. 更值得指出的是, HPC的高频电容性能非常优异, 在1 Hz时的比电容值高达180 F/g, 这一数值优于任何其它类的电极材料. HPC优异的电化学电容性能应当归功于它特殊的多级孔结构, 有助于电解质离子在孔道内的快速扩散.     

聚丙烯酰胺为模板合成羟基磷灰石的研究

本文采用均相沉淀法,以聚丙烯酰胺(PAM)为有机模版剂,合成了羟基磷灰石,研究了PAM质量浓度对羟基磷灰石合成反应的影响.通过SEM、XRD和FTIR等方法对产物进行了表征,结果表明:在PAM存在下,尿素水解原位合成的羟基磷灰石形貌明显有别于普通的羟基磷灰石的形貌,当Ca/P摩尔比为5∶ 1时,产物的主要形貌为针状;当PAM质量浓度高于0.48 g/L时,产物形貌呈放射状.     

羟基磷灰石涂层的电化学可控制备及生物性能的初步表征

控制不同沉积条件制备不同结构形貌的羟基磷灰石涂层,主要获得3种由不同尺寸晶粒构成的直立状、花簇状和多孔状典型形貌特征的涂层;XRD物相分析显示,该涂层主要由结晶良好的羟基磷灰石组成;FT-IR组分分析未检测到其他钙磷盐成分的存在.体外细胞培养试验表明,以上各种形貌的羟基磷灰石涂层均具有良好的生物相容性,但其生物活性则因形貌而异,其中纳米有序多孔状羟基磷灰石涂层表现出最高的生物活性,而花簇状的涂层生物活性相对较低.     

HY分子筛为模板合成的微孔炭及其电化学电容性能

以HY分子筛为模板, 采用糠醇浸渍炭化法和糠醇浸渍-乙腈气相沉积炭化法制备了多种微孔炭材料, 分别标记为PFA系列和AN系列, 并研究了其电化学电容性能. X射线衍射(XRD)测试表明AN系列炭材料较好地复制了HY分子筛模板的孔结构有序性. X射线光电子能谱仪(XPS)测试表明, 乙腈气相沉积在炭材料中引入丰富的含氮官能团. 氮气吸附测试表明, 炭材料是典型的微孔材料, 具有较高的比表面积, 较窄的孔径分布范围. 电化学测试表明, AN系列炭材料电容性能较好, 并具有明显的赝电容, 其中AN8的比电容最大可达210 F·g^-1. AN系列炭材料的电容保持率与材料的导电性和介孔率有关.     

荆棘状羟基磷灰石棒的电化学法制备及性能表征

先后在低浓度和高浓度的钙、磷电解液中,采用两步电化学沉积法在纯钛金属表面制备了荆棘状羟基磷灰石棒(THA)。微观结构分析表明,THA的主干是由HA单晶构成,直径为100~200 nm,叉刺为HA多晶结构,直径为10~50 nm,它们在钛金属表面构成了具有两重微纳形貌的多孔涂层。溶解性实验与接触角测试结果表明,与单纯的HA棒涂层相比,这种THA涂层具有较高的钙离子释放速度和优异的表面润湿性。     

有序介孔碳的简易模板法制备与电化学电容性能研究

0引言电化学电容器(Electrochemical Capacitors),又称为超级电容器(supercapacitors)是介于传统电容器和二次电池之间的一种新型储能装置,它具有循环寿命长、比容量高、能快速充放电等优点[1,2]。近年来随着电子、电气设备的日趋小型化以及电动汽车工业的不断发展,作为后备电源和记忆候补装置的超级电容器日益引起了人们的广泛关注。碳材料由于具有成本低、比表面积大、导电性优良、制备电极工艺简单等特点,一直是超级电容器电极材料的首选。其中,活性炭是最早采用的多孔电极材料,其比表面积可高达2500￣3000m·2g-1[3]。然而,活性炭材料…     

钛表面含硅羟基磷灰石涂层的电化学合成和表征

在含有Ca2+,PO43-以及SiO32-的电解液中,通过电化学恒电位方法,在工作电压为3 V温度为85℃的条件下沉积1 h,于钛表面上制得含硅羟基磷灰石涂层。通过电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP)、扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、探针式轮廓仪(SP)、红外光谱(FTIR)对涂层进行分析。结果表明:电化学恒电位方法可制得Si饱和含量为0.55wt%左右的Si-HA涂层,Si以SiO44-形式取代PO43-进入HA晶格,造成羟基磷灰石中OH-减小以维持电荷平衡。另外,电解液中Si元素的存在抑制涂层中HA晶体的生长,使涂层变薄,且当电解液中nSi/(nSi+nP)达到20%时Si-HA晶体形貌由单独的棒状转变为根部相连的树枝状。     

血红蛋白在纳米羟基磷灰石修饰的热解石墨电极上的直接电化学

采用超声辅助沉淀法合成羟基磷灰石纳米晶体,制作了以纳米羟基磷灰石(HAp)修饰的热解石墨电极(EPG)。并研究了血红蛋白在该修饰电极上的直接电化学行为。在pH6.9的磷酸盐(PBS)缓冲溶液中,得到一对可逆的血红蛋白辅基血红素Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)电对的循环伏安氧化还原特征峰,式量电位E0p′=-0.356V(vs.SCE,pH6.9),几乎不随扫速的改变而变化,电子转移数为1.041,近似一个辅基发生一个电子转移。Hb在HAp/EPG电极表面直接电子转移的速率常数为0.6074。在该纳米HAp微环境中,Hb与EPG电极之间的电子传递得到极大促进,并显示了较好的稳定性。式量电势pH3.6~9.0范围内与溶液的pH成线性关系,直线斜率为-56.0mV/pH,说明Hb的电子传递过程伴随质子的转移。探讨了Hb-HAp修饰电极对H2O2的电催经性质,为制作生物传感器打下基础。     

脉冲电化学沉积法制备羟基磷灰石/壳聚糖复合涂层的研究

采用脉冲电化学沉积法在钛金属表面制备出羟基磷灰石/壳聚糖(HA/CS)复合涂层,实现CS与HA在微观尺寸上的复合与杂化.比较了脉冲电位与恒电位模式下复合涂层的形成,研究了电位高低及壳聚糖浓度对复合涂层性能的影响.结果表明,与恒电位模式比较,脉冲电位下制备的涂层较均匀、结晶性好、CS含量高,并且HA与CS杂化程度高.脉冲...     

聚吡咯-分级多孔碳纳米复合材料的制备及其电化学性能

以空心介孔硅球为模板,酚醛树脂乙醇溶液为碳源制得了分级多孔碳(HPCs).以酸化处理后的HPCs为载体、对甲苯磺酸(p-TSA)为掺杂剂、三氯化铁(FeCl3)为氧化剂,通过原位化学氧化聚合法制备了聚吡咯-分级多孔碳(PPy-HPCs)纳米复合材料.采用场发射扫描电镜(FESEM)、透射电镜(TEM)、傅里叶红外光谱仪(FT IR)、恒流充放电、循环伏安以及交流阻抗等测试技术对复合材料进行了形貌结构和电化学性能的研究.结果表明:聚吡咯成功地包覆在HPCs的表面,随着聚吡咯含量的增加,复合材料的比容量呈现先增大后减小的趋势.当聚吡咯的质量含量为34.9％时,复合材料在电流密度为0.1 A/g时达到最大比容量(316 F/g),在1 A/g的电流密度下循环1 000次后,比容量保持率为95.8％,聚吡咯的引入有效地提高了HPCs电极材料的电化学性能.     

以金属有机骨架材料HKUST-1为模板制备多孔聚苯胺电极及其超级电容器性能研究

以涂敷在碳布基体上的金属有机骨架多孔材料HKUST-1为硬模板,使用单极脉冲法沉积聚苯胺制备了具有电活性的多孔复合电极Micro-PANI/CC,同时以空白碳布(Carbon Cloth,CC)为基体制备了聚苯胺电极PANI/CC,并研究、比较了它们的电化学电容器性能. 使用XRD、SEM分析了所得电极的结构,结果显示电极Micro-PANI/CC表面具有大量的纳米孔状结构. 在0.5 mol·L^-1硫酸为电解液的体系中测试了循环伏安、恒电流充放电、阻抗以及稳定性等特性,在扫速为2 mV·s^-1 时,电极Micro-PANI/CC和PANI/CC的比电容分别为895.6 F·g^-1和547.6 F·g^-1,在其它测试条件相同的情况下,前者的比电容保持在后者的1.64倍以上,且具有更好的倍率特性、更低的电阻和较好的稳定性等特点,说明这种以HKUST-1为模板形成的多孔聚苯胺更适于超级电容器电极材料.     

一种新型无粘结剂电极的制备及电吸附脱盐性能研究

以椴木为前驱体、二氧化碳为活化剂,制备出具有一定强度、无需粘结剂的电极材料,同时可用作集流体。通过扫描电镜、X射线衍射、拉曼光谱和孔径分析等对材料的形貌和孔结构进行了分析,并使用电吸附脱盐装置测试了其电吸附脱盐性能。结果表明,该材料有大量的微孔结构,比表面积为1440m2/g,其电吸附脱盐能力随着溶液浓度的提高而升高,在溶液浓度为200、500、1000和2000 mg/L时,吸附量分别为2. 02、3. 76、6. 21和12. 42 mg/g。     

胡萝卜基多孔炭的制备及其电化学电容行为研究

以冷冻干燥获得的多孔胡萝卜为炭源,经过600℃氮气氛围下炭化和KOH活化,获得了多孔结构的炭材料。采用红外光谱、X-射线粉末衍射、扫描电镜、透射电镜、循环伏安、恒流充放电和交流阻抗对多孔炭进行了微结构和电容性能研究。结果表明:通过活化处理,多孔炭的比表面积从7 m²·g^-1大幅提高到147 m²·g^-1。而且,活化后的多孔炭产生了414 F·g^-1的最大比电容,且电流增至4 A·g^-1时的电容保持率为74.5%。而未活化的多孔炭最大电容为253 F·g^-1,电容保持率仅为45.1%。此外,活化后的多孔炭还具有优异的电化学稳定性。在5 A·g^-1电流下循环8 000圈后,其电容保持率高达94%。活化后的多孔炭在电容性能方面的极大改善与其比表面积的大幅提高及介孔的增多有密切关系。     

胡萝卜基多孔炭的制备及其电化学电容行为

以冷冻干燥获得的多孔胡萝卜为炭源,经过600℃氮气氛围下炭化和KOH活化,获得了多孔结构的炭材料。采用红外光谱、X-射线粉末衍射、扫描电镜、透射电镜、循环伏安、恒流充放电和交流阻抗对多孔炭进行了微结构和电容性能研究。结果表明:通过活化处理,多孔炭的比表面积从7m²·g^-1大幅提高到147m²·g^-1。而且,活化后的多孔炭产生了414F·g^-1的最大比电容,且电流增至4A·g^-1时的电容保持率为74.5%。而未活化的多孔炭最大电容为253F·g^-1,电容保持率仅为45.1%。此外,活化后的多孔炭还具有优异的电化学稳定性。在5A·g^-1电流下循环8000圈后,其电容保持率高达94%。活化后的多孔炭在电容性能方面的极大改善与其比表面积的大幅提高及介孔的增多有密切关系。     

基于羧甲基纤维素钠制备氮掺杂多孔炭及其电容性能研究

以羧甲基纤维素钠(NaCMC)为碳源, 利用直接炭化工艺(无需进一步活化)制备多孔炭材料; 然后, 以CO(NH₂)₂为氮源, 形成了氮掺杂多孔炭材料. 氮的存在形式包括吡啶N、石墨N和吡咯N. 实验结果表明, 羧甲基纤维素钠与CO(NH₂)₂之间的配比可以有效控制氮存在形式、含量、样品的比表面积及孔的结构等. 样品的电化学性能测试表明, 氮掺杂后多孔炭材料的超电容性能得到了显著提升. 以carbon-N-1:20为例, 其比表面积可达858 m²·g^-1, 远高于未经氮掺杂carbon-blank 的463 m²·g^-1, 其质量比电容则由94.0 F·g^-1提高到了156.7F·g^-1.     

热处理温度对沥青基硼氮共掺杂多孔炭结构与电化学性能的影响

以煤液化沥青质为碳源、硝酸为氮源、硼酸为硼源和造孔剂制备硼氮共掺杂多孔炭,研究了热处理温度对其孔结构和表面性质的影响,测试了产品作为超级电容器电极材料的性能.用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、N2吸附、元素分析、电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)、X射线光电子能谱(XPS)、电化学工作站等对材料的结构、组成及电化学性能进行了表征.结果表明:随着热处理温度的升高,产品的石墨化程度逐渐升高;比表面积、总孔容呈先增加后减小的趋势;氮含量随着热处理温度的升高逐渐降低,而硼含量则随着热处理温度的升高逐渐增加;材料的比电容随着热处理温度的升高先逐渐增加后减小.其中900°C热处理的样品比表面积达到1103 m2·g-1,总孔容为0.921 cm3·g-1,氮含量为5.256%(w),硼含量为1.703%(w),在6 mol·L-1KOH电解液中当电流密度为100 mA·g-1时质量比电容为349 F·g-1;而经过1000°C热处理的样品表现出最好的倍率特性,电流密度从100 mA·g-1增加到10A·g-1时比电容保持率为75%.     

基于含锌有机配位聚合物的微孔碳的合成及其电化学性能

报道了一种基于含锌(II)有机配位聚合物制备微孔碳的新方法. 通过锌离子和酒石酸之间的配位作用获得含锌有机配位化合物, 并通过氢键作用将其引入到间苯二酚/甲醛低聚物溶胶的开放网络结构中. 使含锌有机配位化合物和酚醛低聚物溶胶体系发生共聚反应得到酚醛和含锌有机配位共聚物, 在950℃下热处理分解以及锌蒸气蒸发后制得微孔碳. 微孔碳材料典型样品具有相对较大以及比较规则的微孔, 其比表面积可以达到1260 m²·g^-1, 孔体积为0.63 cm³·g^-1. 所得微孔碳作为超级电容器电极材料的等效串联电阻为0.46 Ω, 其循环伏安曲线展示出较好的矩形性. 恒流充放电分析结果表明, 当电流密度为1 A·g^-1时, 微孔碳电极的比电容为196 F·g^-1; 在10 A·g^-1的大电流密度下, 比电容仍然达到137 F·g^-1. 该电极具有优良的循环稳定性, 1000次循环后比电容保持率达到98%. 这一研究结果表明, 所得微孔碳在超级电容器电极材料方面具有重要的应用前景.