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。     

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.     

壳聚糖制备多孔炭及其在电化学超级电容器中的应用(英文)

以壳聚糖为原料在 600、700、800和900℃直接炭化制备多孔炭 C-600,C-700, C-800 和C-900,其BET比表面积分别为278、461、515和625 m2·g-1.用恒流充放电和循环伏安法表征了其电化学性能. 结果表明, 由 C-800 制备电极的循环伏安图形更接近矩形, 在恒电流充放电实验中阴极和阳极过程基本对称, 说明该电极具有较好的电容性能.在 50 mA·g-1 的电流密度下,C-600、C-700、C-800和C-900的电容分别为96、120、154 和 28 F·g-1.由 C-800 制备电极的循环充放电稳定性好, 电流密度为1 A·g-1循环1000次后电容损失小于2%,说明壳聚糖制备多孔碳具有作为超级电容器电极材料的潜在价值. 同时还考察了不同浓度的电解液对C-800电化学性质的影响,发现在KOH浓度为 30%时的电容最大.依据实验结果,对多孔炭制备及其电化学性质间的关系进行了探讨.     

生物质飞灰未燃尽炭制备活性炭及其超级电容性能研究

生物质燃料在锅炉中经过热解和燃烧后,飞灰中含有孔隙丰富的未燃尽炭.但其孔隙率和比表面积无法满足商用超级电容炭的要求,改善材料孔隙结构的活化方法成为未燃尽炭提质改性的关键.本研究通过对筛分粒径＞0.2 mm的未燃尽炭进行KOH一步活化处理后发现,在浸渍比3.5:1时活性炭拥有较大的比表面积(1982 m2/g),且在电流...     

K_2CO_3活化糖蜜基多孔炭的制备及双电层储能性能

以生物质糖蜜为原料,K_2CO_3为活化剂制备了糖蜜基多孔炭.K_2CO_3的使用改善了传统活化剂KOH对设备腐蚀的问题,避免了传统活化剂ZnCl_2可能引发的致毒性.分析了活化条件对产率的影响.采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、N_2吸附-脱附分析(BET)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)表征了糖蜜基多孔炭,结果表明其为石墨化层堆结构,表面富含羟基、羧基、酯基或醚基等官能团,具有丰富的孔结构,比表面积可达1219 m~2/g,并证实了800℃为最佳的活化温度.电化学测试结果表明,糖蜜基多孔炭具有优良的双电层储能性能.     

水热法硼磷改性多孔炭及其电化学性能研究

采用水热法硼磷改性椰壳多孔炭,并对其电化学性能进行研究。通过X射线衍射、红外光谱以及氮气吸脱附表征改性前后多孔炭的结构和性能;将多孔炭制作电化学电容器负极,通过恒流充放电、循环伏安以及交流阻抗测试分析其电化学性能。结果表明,水热法硼磷改性使多孔炭的微观结构及组成发生了一定变化,比电容等电化学性能有明显的提高。渗硼剂为氧化硼,渗硼量为15(wt)%时,比电容达108 F/g,比原始样增长了92%;渗硼剂为硼酸,渗硼量为25(wt)%时,比电容达到98 F/g,比原始样增长了83%。     

(英)多孔SnO2/炭微球的制备及其电化学性能研究

以SnCl4·5H2O和可溶性淀粉为原料,采用简便的水热法制备了SnO2/炭微球,通过ZnCl2活化获得多孔SnO2/炭微球。所制备的SnO2/炭微球和多孔SnO2/炭微球均保持良好的球形,粒径集中在1~5μm,SnO2纳米颗粒均匀地分布在炭基体中。与采用同样方法制备的多孔炭微球相比,多孔SnO2/炭微球作为超级电容器电极材料表现出更高的比电容、更低的等效串联电阻以及更好的倍率性能,表明多孔SnO2/炭微球在超级电容器领域具有良好的应用前景。     

高性能超级电容器用废液基多孔炭球的制备和性能研究

具有几何构型的球状结构可以减小电解质离子的传输距离,开发高比表面积、球形结构和制备工艺简单的多孔炭球,对于储能器件十分重要.以生产维生素C过程中产生的废液为原料,利用高温水热炭化和高铁酸钾(K2FeO4)为活化剂制备多孔炭球,并且详细研究了K2FeO4的量对所制备的多孔炭球的电化学性能影响.结果表明,所制备的样品呈现出...     

共轭微孔聚合物多孔硬炭的KOH活化碳化与储锂性能

以1,3,5-三乙炔基苯为单体自聚合成了共轭微孔聚合物（CMP）,经直接碳化、KOH活化碳化分别制备了多孔硬炭（PHC）和KOH活化多孔硬炭（K-PHC）。用SEM、N₂吸附-脱附测试对K-PHC和PHC形貌结构进行了分析。K-PHC具有丰富的孔结构和较大的比表面积（1234.5 m²·g^-1）。恒流充放电测试表明：K-PHC的首次充放电比容量为972.1和2438.2 mAh·g^-1; 0.6 A·g^-1电流密度下循环300次,仍可达到627.2 mAh·g^-1的高比容量。      

KOH活化的炭干凝胶及其储氢性能(英文)

以苯二酚与甲醛为前驱体,赖氨酸作为催化剂,快速合成了有机溶胶。有机溶胶经碳化以及KOH进一步活化,获得了具有较高微孔率和较大比表面积的炭干凝胶。研究了多孔炭干凝胶的储氢性能,比较了不同活化程度的炭干凝胶的最大储氢容量与比表面积、微孔体积以及微孔孔径分布的关系。结果表明,KOH适度活化的炭干凝胶(ACX-5)具有较高的比表面积(2 204 m2.g-1)和较大的总孔容积(1.09 cm3.g-1),在77 K和1.1 MPa氢压下时其储氢量可达4.3wt%。     

多孔碳材料的制备

多孔碳材料不仅具有碳材料化学稳定高、导电性好等优点,由于多孔结构的引入,还具有比表面积高、孔道结构丰富、孔径可调等特点,在催化、吸附和电化学储能等方面都得到了广泛的应用。本文综述了微孔、介孔、大孔及多级孔碳等多孔碳材料的最新研究进展,重点介绍了多孔碳孔道结构的调控,并对多孔碳材料的应用进行了展望。     

氢氧化钾活化制备超级电容器多孔碳电极材料

具有高比表面积、良好导电性的多孔碳材料在超级电容器中有着广泛的应用前景. 大量的研究工作致力于通过物理或者化学手段合成并调控多孔材料的微观结构. 在众多多孔碳材料的制备方式中,氢氧化钾作为一种高效的活化剂,常用于制备具有良好孔径分布和高比表面积多孔碳电极材料. 本文主要结合作者课题组的研究工作,着重概述利用氢氧化钾活化sp²碳纳米材料制备多孔碳材料的机理过程、结构形貌的转变以及所得材料的电化学性能,希望对发展新型的高性能基多孔碳材料的超级电容器电极材料有所帮助.     

硫/多孔碳纳米管复合材料的制备及电化学性能

为了解决单质硫导电性差、充放电过程中体积膨胀、中间产物多硫化物的穿梭效应等问题,将硫负载于一种高比表面积的多孔碳纳米管（PCNTs）,制备了S/PCNT复合材料,研究了其电化学性能。相比于S/CNT,S/PCNT的电化学性能有明显提升,这可归因于S/PCNT中的嵌入结构,为硫在充放电过程中的体积膨胀提供了缓冲空间,避免了硫与电解液的直接接触,进而有效限制多硫化物的溶解,从而缓解多硫化物的穿梭效应,使硫正极具有更好的循环稳定性。     

超级电容器用含氮碳与含氮碳/炭气凝胶复合电极材料的制备和性能研究

采用原位聚合法合成聚苯胺(PAIN)及聚苯胺/炭气凝胶(PAIN/CA)复合材料,经过高温裂解制备含氮碳(NC)及含氮碳/炭气凝胶复合材料(NC/CA),再以KOH为活化剂对其进行活化,制备活化含氮碳(ANC)及活化含氮碳/炭气凝胶复合材料(ANC/CA)。采用扫描电镜、循环伏安、恒流充放电以及电化学阻抗等方法进行性能测试,结果表明,由于KOH的活化作用,含氮碳材料的粒径明显变小,其比电容值为138 F/g,高于未活化含氮碳材料(98 F/g),ANC/AC3复合材料电极的比电容值比ACA电极(88 F/g)高,达到127 F/g。     

Preparation and Electrical Properties of Polyacrylonitrile Based Porous Carbon by Different Activation Methods

Polyacrylonitrile (PAN)-based porous carbon was prepared by different methods of activation with PAN polymer microsphere as precursor. The morphology, structure and electrical properties for supercapacitor of the porous carbon were investigated. It was found that the morphology of PAN nanospheres tended to be destroyed in the process of one-step activation (activation and carbonization were carried out simultaneously, and could only be retained when the amount of activating agent KOH was small). While the spherical morphology could be well reserved during the two-step activation method (carbonization and activation sequentially). The specific surface area and pore volume increased first and then decreased, with the increase in activation holding time for both one-step and two-step activation methods. The specific surface area reached the maximum value with 2430 m² g⁻¹ for the one-step activation method and 2830 m² g⁻¹ for the two-step activation method. Additionally, their mass-specific capacitances were 178.8 F g⁻¹ and 160.2 F g⁻¹, respectively, under the current density of 1 A g⁻¹. After 2000 cycles, the specific capacitance retentions were 92.9% and 91.3%.     

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.     

One-Pot Synthesis of N-Rich Porous Carbon for Efficient CO2 Adsorption Performance

N-enriched porous carbons have played an important part in CO₂ adsorption application thanks to their abundant porosity, high stability and tailorable surface properties while still suffering from a non-efficient and high-cost synthesis method. Herein, a series of N-doped porous carbons were prepared by a facile one-pot KOH activating strategy from commercial urea formaldehyde resin (UF). The textural properties and nitrogen content of the N-doped carbons were carefully controlled by the activating temperature and KOH/UF mass ratios. As-prepared N-doped carbons show 3D block-shaped morphology, the BET surface area of up to 980 m²/g together with a pore volume of 0.52 cm³/g and N content of 23.51 wt%. The optimal adsorbent (UFK-600-0.2) presents a high CO₂ uptake capacity of 4.03 mmol/g at 0 °C and 1 bar. Moreover, as-prepared N-doped carbon adsorbents show moderate isosteric heat of adsorption (43–53 kJ/mol), acceptable ideal adsorption solution theory (IAST) selectivity of 35 and outstanding recycling performance. It has been pointed out that while the CO₂ uptake was mostly dependent on the textural feature, the N content of carbon also plays a critical role to define the CO₂ adsorption performance. The present study delivers favorable N-doped carbon for CO₂ uptake and provides a promising strategy for the design and synthesis of the carbon adsorbents.     

多微孔活性炭的制备及对二甲苯的吸附研究

研究了以木质活性炭颗粒为原料, 通过KOH再活化的方法制备多微孔活性炭的方法。考察了活性炭和KOH的最佳质量比例, 并通过低温氮吸附、SEM、XRD等手段表征了样品的比表面、孔结构、孔分布、颗粒形貌和晶体结构;通过对含间二甲苯50 mg·L^-1的气流的吸附实验表征了所制备活性炭的二甲苯去除能力, 实验结果表明, 经过KOH再活化显著调高了样品的间二甲苯吸附容量, 这很可能和样品中发达的微孔结构有关。     

多微孔活性炭的制备及对二甲苯的吸附研究

研究了以木质活性炭颗粒为原料,通过KOH再活化的方法制备多微孔活性炭的方法。考察了活性炭和KOH的最佳质量比例,并通过低温氮吸附、SEM、XRD等手段表征了样品的比表面、孔结构、孔分布、颗粒形貌和晶体结构;通过对含间二甲苯50mg.L-1的气流的吸附实验表征了所制备活性炭的二甲苯去除能力,实验结果表明,经过KOH再活化显著调高了样品的间二甲苯吸附容量,这很可能和样品中发达的微孔结构有关。