简易模板法制备有序介孔碳

通过一种简易的模板法制备了有序介孔碳,即硅/P123三嵌段共聚物复合物经硫酸处理后,再加入蔗糖碳源经碳化和除硅处理合成出有序介孔碳。该方法与传统硬模板相比,其合成工序简单,成本更低;与其他简化合成方法相比,避免了由碳源不足而造成的介孔碳有序性低的缺点。通过小角XRD、N2吸脱附和HRTEM对样品及其中间过程进行了表征。结果表明,自晶化过程后,样品在合成的各个时期均保持着有序的介孔结构,当蔗糖添加量为1.5g时合成出的介孔碳材料有序性最高,比表面积和孔容也最高,分别为1261m2·g-1,1.03cm3·g-1。     

氮掺杂介孔碳的制备及其电化学超电容性能

通过直接炭化沸石咪唑酯骨架结构材料（ZIF-8）纳米多面体,成功制备了氮掺杂介孔碳（NMCs）. 采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、拉曼光谱、X射线光电子能谱（XPS）及比表面和孔隙度分析仪对其微观形貌和结构进行了表征,并对NMCs的电化学超电容性能进行了测试. 结果表明：NMCs具有规整的形貌、介孔纳米结构和较大比表面积（2737 m²·g^-1）;由于氮元素掺杂所赋予的优异的表面润湿性和赝电容性能,且介孔结构有利于电解质到达电极活性材料表面,NMCs表现出优异的电化学超电容性能,在1 A·g^-1的电流密度下,1.0 mol·L^-1H₂SO₄溶液中的比电容值为307 F·g^-1,并具有良好的功率特性;此外,在10A·g^-1的大电流密度下充放电循环5000次后,NMCs的比电容值保持率为96.9%.     

氮掺杂介孔碳的制备及其电化学超电容性能

Nitrogen-doped mesoporous carbons (NMCs) were synthesized by direct carbonization of zeolitic imidazolate framework-8 (ZIF-8) nanopolyhedrons. The surface morphology and structure were characterized by scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and surface area and pore size analyzer. The electrochemical supercapacitive properties of the NMCs were also investigated. The results showed that the NMCs had a uniformmorphology, mesoporous nanostructure, and high surface area (2737m²·g^-1). On the other hand, based on the excellent surface wettability, pseudocapacitive behavior and electrolyte accessibility resulted fromN-doping and the mesoporous structure, the NMCs exhibited excellent electrochemical supercapacitive properties: a high specific capacitance (307 F·g^-1 in 1.0 mol·L^-1 H₂SO₄ solution, at 1 A·g^-1), good power characteristics, and satisfactory stability (the capacitance retained ratio was 96.9%after 5000 cycles even at a high current density of 10A·g^-1).     

氮掺杂有序介孔碳-Ni纳米复合材料的制备及电化学性能

以F127为模板剂,Ni Cl2为镍源,尿素为氮源,间苯二酚甲醛原位聚合树脂为碳源,分别采用均相法和两相法制备Ni-NOMC-1,Ni-N-OMC-2纳米复合材料。X射线衍射(XRD)、激光拉曼以及透射电子显微镜(TEM)等测试结果表明,复合材料具有有序介孔结构,Ni以金属微粒形式嵌于碳骨架中,提高了有序介孔碳的石墨化程度。X射线光电子能谱测试(XPS)表明尿素热解后以4种形式存在:sp3杂化与C结合的N原子,吡啶N原子,sp2杂化与C结合的N原子以及quaternary-N原子。Ni-N的共改性改变了碳载体的理化性质,有利于Pt纳米粒子的负载与分散。均相法制备的Ni-N-OMC-1复合材料微波负载Pt后,氧还原极限电流密度为5.32 m A·cm-2,氢氧化电化学活性面积高达138.53 m2·g-1,电化学催化活性优于商业20%Pt/C材料(4.49 m A·cm-2,96.98 m2·g-1)。     

氮掺杂有序介孔碳-Ni纳米复合材料的制备及电化学性能

以F₁₂₇为模板剂,NiCl₂为镍源,尿素为氮源,间苯二酚甲醛原位聚合树脂为碳源,分别采用均相法和两相法制备Ni-N-OMC-1,Ni-N-OMC-2纳米复合材料.X射线衍射(XRD)、激光拉曼以及透射电子显微镜(TEM)等测试结果表明,复合材料具有有序介孔结构,Ni以金属微粒形式嵌于碳骨架中,提高了有序介孔碳的石墨化程度.X射线光电子能谱测试(XPS)表明尿素热解后以4种形式存在:sp³杂化与C结合的N原子,吡啶N原子,sp²杂化与C结合的N原子以及quaternary-N原子.Ni-N的共改性改变了碳载体的理化性质,有利于Pt纳米粒子的负载与分散.均相法制备的Ni-N-OMC-1复合材料微波负载Pt后,氧还原极限电流密度为5.32mA·cm^-2,氢氧化电化学活性面积高达138.53m²·g^-1,电化学催化活性优于商业20%Pt/C材料(4.49mA·cm^-2,96.98m²·g^-1).     

氨气还原氮化法制备有序介孔TiN粉体及其电化学性能

以四氯化钛为原料,嵌段共聚物P123(PEO_(20)-PPO_(70)-PEO_(20))为模板剂,氰胺为稳定剂,采用非水解溶胶-凝胶法制备有序介孔TiO_2粉体,再经氨气还原氮化处理得到有序介孔TiN粉体.利用广角/小角X射线衍射、电子显微镜和N_2气吸-脱附等对TiN粉体的结构进行了表征,并通过循环伏安和充放电测试表征了电化学性能.结果显示,该粉体为高纯立方TiN相,呈球形颗粒状,具有有序介孔结构,比表面积高达97 m~2/g.在不同扫描速率下循环伏安曲线均呈类矩形,根据电流密度为50 m A/g时的恒流充放电(GCD)曲线计算比电容为233 F/g,且经2000次充放电循环后比容量仍保持90%以上,在功率密度为0.1 k W/kg时能量密度高达65 W·h·kg~(-1).     

有序介孔碳负载NiCo2O4电极的制备及其超电容性能

以有序介孔碳(OMC)为载体,采用共沉淀法制备了OMC/NiCo2O4复合物.用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱和透射电镜(TEM)研究其结构与形貌,发现NiCo2O4纳米颗粒均匀地负载在有序介孔碳上.循环伏安和恒流充放电测试表明,NiCo2O4质量分数为40%时,在1A·g-1的电流密度下,复合物电极的比电容可以达到577.0F·g-1,电流密度为8A·g-1时,比电容可以达到470.8F·g-1,并具有良好的循环稳定性.在2A·g-1的电流密度下,经过2000次循环后,比电容还可达到508.4F·g-1,电容保持率为92.7%.     

硅藻土辅助制备有序介孔碳及其电催化性能

以共聚物F127 为软模板, 酚醛树脂为碳源, 引入硅藻土充当暂态支架, 在不同硅藻土与酚醛树脂质量比下, 用蒸发自组装法合成有序介孔碳材料. 利用XRD, TEM, N₂ 吸附-脱附对其结构进行表征, 结果显示, 与单一软模板相比,在硅藻土辅助下获得的介孔碳材料不仅具有高度有序的孔道, 还具有更大的比表面积(717～773 m²·g^-1)和孔径(3.9～11.3 nm). 依据原料比例与介孔碳结构两者间的变化规律, 初步探讨了硅藻土在制备中所起的辅助作用. 采用微波多元醇还原法制备介孔碳载Pt 电催化剂, 在甲醇溶液中进行循环伏安测试, 发现比表面积的增大有利于碳材料的电催化性能提高, 当硅藻土与酚醛树脂的比例为0.5 时, 制备出的有序介孔碳比表面积最大, 载Pt 后呈现的正向氧化峰电流也最大.     

有序介孔碳CMK-3的化学活化及储氢性能

选用KOH、NaOH、H3PO4对有序介孔碳CMK-3进行了活化,通过X射线衍射、低温氮吸附-脱附等对样品进行了表征,发现活化后样品的结构发生了巨大的变化。有序介孔碳CMK-3的有序性逐渐降低,比表面积明显增大,2 nm介孔明显增多。讨论了CMK-3和KOH质量比、活化温度、不同活化剂对活化效果的影响。储氢测试表明活化能够明显提高CMK-3的储氢性能,77K、100 kPa时的储氢性能高达2.32wt%。     

壳聚糖介孔碳材料的制备及吸附单宁酸性能研究

以脱乙酰度85％壳聚糖为碳源、F127为致孔剂、三聚磷酸钠为交联剂,利用软模板法制备介孔碳材料.通过FTIR、Raman、N2吸附/脱附分析仪、XRD、XPS以及TEM等手段对介孔碳结构进行表征.探讨乙酸浓度对介孔碳孔结构的影响及对单宁酸的吸附性能.结果表明,当乙酸浓度为0.17mol·L-1,碳源与致孔剂、交联剂质量...     

同步合成模板法制备热解炭及其电化学电容性能研究

研究制备新型炭材料是提高电化学电容器性能的有效途径。本文以二氧化硅干凝胶为模板,以合成间苯二酚-甲醛(RF)干凝胶为炭前驱体,采用同步合成模板法制得了比表面积达1100m²·g^-1,孔径分布集中,平均孔径为4.5nm的炭材料。循环伏安研究表明,与比表面积为1720m²·g^-1的活性炭相比,本研究制得的炭材料具有更优异的电化学电容性能,2mV·s^-1时比容量达195F·g^-1。     

惰性盐辅助合成介孔石墨化碳片及其电容性能

以惰性盐KCl为模板、硝酸镍为金属催化剂镍源、葡萄糖为碳源,通过碳化处理制备了介孔石墨化碳片。利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X-射线衍射仪和比表面测试仪对介孔石墨化碳片进行了表征。探讨了碳片形成的机理,采用三电极测试体系研究了介孔石墨化碳片电极材料的电化学性能。结果表明,10 g KCl制备的碳片比表面积最大(989 m2·g-1),在6 mol·L-1KOH电解液中,当电流密度为0.5 A·g-1时,比电容达到180 F·g-1;当电流密度达到10 A·g-1时,比电容维持在148 F·g-1,显示了电极具有较好的倍率性能;在10 A·g-1条件下,2 000次循环充放电测试后电容没有发生衰减,展示了在超级电容器方面的应用潜力。     

锂硫电池正极用硫/介孔碳复合材料的制备及电化学性能

制备了以十二烷基硫酸钠(SDS)为模板的介孔碳,并将介孔碳和单质硫采用熔融渗透法复合制得硫/介孔碳复合材料。SEM、TEM和BET结果显示介孔碳成直径约为500 nm的大小均一的球体,存在孔径为2 nm的微孔;单质硫充分填充在介孔碳的微孔中。以硫/介孔碳复合物作为锂硫电池正极材料时显示出高的电化学性能。初始放电容量高达1519 mAh·g^-1,在200 mA·g^-1的电流密度下充放电200个循环后依然能保持在835 mAh·g^-1。硫/介孔碳复合材料的高倍率性能和优异的循环稳定性,源于介孔碳良好的导电性及其孔结构的固硫作用。     

模板法制备的有序介孔Co3O4的电化学电容行为

以介孔硅作为模板合成有序的介孔Co3O4, 在6 mol/L KOH电解液里进行电化学性能的测试. 结果表明具有有序介孔结构的Co3O4, 其比容量可以达到250 F/g, 大约为在550 ℃下直接煅烧Co(NO3)•6H2O所得的Co3O4容量的4倍. 其外该材料还表现出良好的倍率特性, 这一现象可归因于有序的介孔结构增大了有效的反应表面积, 同时有利于离子在其中传递.     

模板法制备的掺镧氧化镍多孔空心微球及电化学电容性能

采用模板法在水热条件下合成了掺La的NiO多孔空心球。采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线能谱(EDS)对其结构和形貌进行了表征。采用循环伏安、恒流充放电技术对其电化学性能进行了测试,研究结果表明,La掺杂对NiO空心球的粒径、壳层厚度和电化学性能均有显著影响,当La掺杂量为1.30mol%时,掺杂后NiO的单电极比电容达到205 F.g-1,比未掺杂的提高了50%,并且表现出良好的循环稳定性和可逆性。     

微乳液法制备介孔碳材料

介孔碳材料因具有高比表面积,规则的孔隙结构,低密度,良好的生物相容性及导电性,被广泛应用于催化、能量储存及转化、吸附分离和药物递送等领域。微乳液法具有制备工艺简便、环境友好、可大规模生产及产物结构可控性强等突出优势,在制备孔隙结构可控和特殊形态介孔碳方面取得突破性的进展。本文首先着重分析了微乳液法制备介孔碳的反应机理,包括微乳液诱导协同组装机制、乳液溶胀效应和微流控液滴技术。其次,进一步探讨了控制介孔碳材料孔隙形态、外部形貌及内部结构的影响因素。最后,对新型介孔碳材料在能源储存与转化、催化、吸附以及药物递送领域的应用进行了归纳,并对未来的发展提出了展望。     

一种估算多壁碳纳米管电化学容量的方法

Five kinds of multi-walled carbon nanotubes were prepared by CVD(Chemical Vapour Deposition) and purified under the same conditions, then were used as electrodes for super capacitors in order to compare their performance. The differences measured in terms of specific capacitance by galvanostatic cycling were presented, porosity measurements using nitrogen at 77 K made on carbon nanotubes allowd a better understanding of the electrochemical behavior of these carbon nanotubes. The experiment results show that pore diameter in the range of more than 3nm is required to maximize the capacitance in the electrolyte of 1.0 mol·L^-1 LiClO₄/EC+DEC(V_EC∶V_DEC=1∶1), and the BET surface area contributed by this extent is almost linear with the specific capacitance, in which an average value is about 0.11 F·m^-2, and the specific capacitance estimated from above is very close to the value by experiment.     

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.     

有序介孔磷酸钛锂离子电池正极材料制备及电化学性能

选用合适模板剂由溶胶凝胶法合成高度有序介孔结构的磷酸钛正极材料.研究煅烧温度对材料孔结构及材料的电化学性能的影响,合成样品的结构形貌和比表面分别用XRD、BET、TEM及元素分析仪表征.充放电测试结果表明,该介孔结构正极材料表现出优越的电化学性能,以150 mA/g充放电,首次放电容量高达94 mAh/g,而不含模板剂无孔结构的材料放电容量仅37 mAh/g.