Co-MOF-74衍生介孔碳材料的制备及其电容性能

以含Co的金属有机框架材料Co-MOF-74为前驱体,通过高温碳化和酸洗等步骤,制备了介孔碳材料C-MOF-T,氮气吸脱附测试表明其具有介孔结构,比表面积最高达到1 289 m~2·g~(-1),介孔孔隙率达到96%。采用循环伏安法、恒电流充放电和电化学交流阻抗等电化学方法研究了碳化温度对介孔碳材料电容性能的影响。碳化温度为800℃时制备的碳材料在电流密度为0. 1 A·g~(-1)时比电容可达187 F·g~(-1);电流密度为20 A·g~(-1)时,比电容仍有117 F·g~(-1)。在电流密度1 A·g~(-1)条件下,经4 000次循环后仍能保持95. 7%的比电容,表明了该碳材料具有优异的倍率性能和循环稳定性,在超级电容器领域具有应用潜力。     

基于金属有机框架的Cu-Cu_xO-C/rGO复合材料制备及其电容性能

以Cu-MOF-199/氧化石墨烯(GO)为前驱体,经高温碳化得到一种铜氧化物均匀分布在碳骨架上的赝电容材料Cu-CuxO-C/rGO,采用热分析法、X射线衍射、扫描电子显微镜等对材料的结构和形貌进行分析,采用循环伏安和恒电流充放电等方法测试材料的电化学性能.未掺杂rGO的复合材料呈八面体构型,Cu和CuxO颗粒均匀分布在碳骨架上,随着rGO引入量的增加,其形态的不规则程度增大.rGO投料比例为10%、碳化温度为800℃时,材料的电容性能最佳,在电流密度为0.5A·g-1时比电容达620F·g-1,1A·g-1时达477F·g-1,2A·g-1时仍有206F·g-1.     

基于聚氨酯泡沫的N掺杂多孔碳制备及其电容性能

以聚二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）和聚酯380为原料,采用一步法制备聚氨酯泡沫,并采用阶段性升温碳化的方式得到多孔碳材料（PUFC）,探讨了升温方式和保温时间对PUFC形貌、组成和电容性能的影响。研究结果表明,阶段升温碳化得到的PUFC能够实现N自掺杂且具有较高的比表面积。将聚氨酯泡沫先以5℃/min的速率升温至240℃并保温1 h,然后以1℃/min的速率升温至500℃,最后以5℃/min的速率升温至800℃并保温2 h,得到电化学性能最佳的PUFC。在0.1 A/g时PUFC的比电容高达325.2 F/g;而且在20 A/g时,其比电容仍可达264.3 F/g,倍率性能高达81.3%,表明该碳材料具有优异的电容性能。     

废旧亚麻布制备碳纤维材料及其超级电容器性能

以废旧亚麻布为前驱体,通过在250℃预氧化1h、700℃高温热解碳化2h制备具有电化学活性的亚麻基碳纤维材料.实验结果表明,制得的亚麻基碳纤维保持了较完整的纤维状结构,产率为19.4%;比表面积为737.8m2·g-1,孔容积为0.41cm3·g-1.该碳纤维材料制成超级电容器电极材料,表现出准电化学电容行为,在电流密度为0.25A·g-1时,比电容达到最大值185F·g-1.     

陶瓷纤维增强SiO2气凝胶的制备及性能

采用溶胶凝胶-常压分级干燥法,以甲基三甲氧基硅烷、正硅酸乙酯为混合前驱体,以陶瓷纤维为增强相制备了CF/SiO2气凝胶复合材料。分析了反应物组成和反应条件对CF/SiO2气凝胶性能及其制备过程的影响。当TEOS、MTMS、EtOH、H2O、HCl、NH3·H2O的摩尔比为0.4:0.6:6:5:2×10-3:3×10-3,加入0.8 wt%陶瓷纤维,制得轻质疏水、综合性能俱佳的隔热材料。采用扫描电镜、N2吸附-脱附曲线、接触角测定、力学性能试验等进行表征,CF/SiO2气凝胶具有纳米多孔网状结构,陶瓷纤维与SiO2气凝胶基体结合紧密,干燥收缩率为4.06%,抗压强度（10%应变）为118 kPa,水接触角为144°,比表面积为636.7m2·g-1,平均孔径为8.6nm,导热系数为0.0207 W/（m·K）。     

爆米花衍生氮掺杂纳米碳的制备及其电化学性能研究

纳米碳材料被广泛应用于能量存储和催化等领域, 但简便而有效地制备高性能碳材料仍是一个挑战. 本文采用微波法制备爆米花, 经过预碳化、KOH活化后得到高比表面积和高微孔率的氮掺杂纳米碳材料, 并利用SEM、TEM、XRD、Raman、XPS和N2物理吸附表征材料的结构和组成, 并将其用作超级电容器电极材料. 结果表明: 活化样品由于具有发达的孔结构和合适的氮含量而具有优异的电化学性能; 在0.2A?g-1的电流密度下, 比电容高达214F?g-1; 当电流密度20A?g-1时, 其倍率性能保持65%.     

层状LiMnO2的软化学法合成及电化学性能的研究

采用软化学法合成了单斜结构的层状LiMnO2材料.首先用流变相法合成层状单斜结构的前驱体NaMnO2,然后由溶剂热法在120℃得到具有层状单斜结构的产物LiMnO2.用X-射线衍射图谱表征了前驱体及反应产物的结构,用扫描电子显微镜测定了反应产物的形貌,并对反应产物的电化学性能进行了初步研究.结果表明,层状LiMnO2材料表现出良好的电化学充放电循环性能.在室温和25 mA/g的充放电速率下,LiMnO2/Li电池的首次放电比容量为131 mA·h·g-1, 第30次放电比容量为128 mA·h·g-1.     

Cu@Co双核MOFs衍生碳材料用于黄芩素的电化学传感分析

采用水热法合成了Cu@Co双核金属有机框架（MOFs）材料,以其为前驱体分别在400、500、600℃热解制备了一类MOFs衍生碳材料,并用作电极修饰材料构建了一种检测黄芩素（BA）的电化学传感器。使用电化学交流阻抗技术（EIS）和循环伏安法（CV）研究了该传感器的电化学性能,并在pH 2.0的磷酸缓冲溶液（PBS）中用微分脉冲伏安法（DPV）和CV法考察了BA在不同电极上的电化学行为。结果表明,600℃热解的MOFs衍生碳材料修饰的电极对BA的检测效果最佳。基于此,建立了一种可定量分析BA的新方法,线性范围为5×10-9～1×10-5mol/L,检出限为1.32×10-10mol/L。通过加标回收法对双黄连口服液样品中的BA进行检测,加标回收范围为99.23%～101.80%。     

氧化镍/乙炔黑复合电极材料的制备及电化学性能

采用醇-水法制备氧化镍/乙炔黑(NiO/AB)复合物前驱体,经煅烧得到NiO/AB复合物,采用X射线衍射光谱(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等对复合物进行结构分析,研究了煅烧温度对复合物性能的影响.结果表明,乙炔黑的引入有利于生成晶粒尺寸小(4.5nm)的NiO粒子,同时能够提高NiO材料的导电性能.在300至400℃的煅烧温度区间内,升高煅烧温度使NiO晶型结构趋于稳定,电容特性得到改善,但比容量会迅速衰减;NiO/AB复合物前驱体的最佳煅烧温度为350℃.     

基于MOFs和酚醛泡沫的多孔碳泡沫电容性能

以酚醛泡沫为碳源,金属有机框架材料Cu-MOF-199为掺杂剂,经过高温碳化制备了一种电容性能优良、循环稳定性强的多孔碳泡沫。采用热重-差示扫描量热法(TG-DSC)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、氮气吸脱附测试等技术对材料的结构和形貌进行分析,采用循环伏安法(CV)、恒电流充放电(GCD)及电化学阻抗谱(EIS)等方法对材料的电化学性能与循环性能进行测试。结果表明,一定量Cu-MOF-199的引入可明显提升多孔碳泡沫的电容性能,在1 A·g~(-1)时可达169 F·g~(-1),20 A·g~(-1)时仍高达123 F·g~(-1),2 500次循环(1 A·g~(-1))后仍有97%的电容量。     

液相-固相还原法克服团聚制备高性能超级电容器用石墨烯电极材料

以水合肼为还原剂采用液相预还原-冷冻干燥-固相充分还原的方法制备的石墨烯电极材料具有十分优越的电化学性能,在超级电容器中比电容值达到336F·g-1(10 mV·s-1,循环伏安法),较液相还原石墨烯(270F·g-1)提高24%,同时亦优于固相还原石墨烯(323 F·g-1).对液相预还原氧化石墨烯采取冷冻干燥,既避免了液相直接还原干燥过程中的团聚现象,同时也有效地增加了固相还原石墨烯的无序度,从而进一步提高了石墨烯的电化学性能.     

交流阻抗法研究苯酚在Sb3+,Ce3+掺杂SnO2/C/Ti系列电极上的电化学行为

采用溶胶-凝胶法合成Sb3+,Ce3+掺杂SnO2胶体前驱体,分别经XC-72R碳黑吸附后制备出一系列碳载氧化物复合电催化剂.利用电化学交流阻抗法(EIS)测试Sb3+,Ce3+掺杂SnO2/C/Ti系列电极的交流阻抗值及随电位和不同苯酚浓度的变化情况.实验结果表明,随着施加在工作电极的电位升高,苯酚氧化的阻力减小;苯酚浓度越大,钝化膜越厚,苯酚氧化的阻力越大.     

生物质衍生碳材料电催化裂解水研究进展

生物质衍生碳材料具有独特的形貌、高的比表面积、分级多孔的结构和丰富的杂原子,在电催化领域具有广阔的应用前景.本文系统总结了生物质衍生碳材料的制备方法及相关机制,探讨了制备条件对碳材料结构和性能的影响,综述了生物质衍生碳材料在电催化裂解水(析氧反应和析氢反应)中的应用,并提出了其在电催化领域未来的研究方向.     

亚微型锐钛矿二氧化钛空心球的制备与表征

以葡萄糖为前驱物,制备了大小不同（250～750nm）的胶质碳球;以胶质碳球为模板,钛酸四丁酯（TBT）为前驱物,运用溶胶-凝胶法制备了大小不同（200～500nm）,壁厚可调（25～100nm）的锐钛矿二氧化钛亚微型空心球.二氧化钛空心球的形貌与结构由透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）及比表面积测试仪来表征.X射线衍射测试表明：二氧化钛空心球为完全的锐钛矿结构.由于在煅烧过程中发生了塌缩,二氧化钛空心球的直径大约是碳球模板直径的70%.     

LSCCF粉体在低温常压电化学合成氨中的阴极催化性能

用柠檬酸溶胶-凝胶法制备了Ce0.8Sm0.2O2-δ(SDC)和La0.7Sr0.3-xCaxCo0.9Fe0.1O3-δ(x=0,0.1,0.2,0.3)(LSCCF)系列超细粉体,通过TG-DTA、XRD、TEM等方法对LSCCF粉体进行了表征;以Ni-SDC粉体为阳极、LSCCF系列粉体为阴极、Nafion膜为质子交换膜组成电化学合成氨电池,以湿氢气和氮气为原料进行电化学合成氨试验;在低温常压条件下研究了LSCCF系列粉体在电化学合成氨中的阴极电催化性能.结果表明:在低温常压电化学合成氨中,LSCCF系列粉体均有阴极电催化性能,其中La0.7Sr0.2Ca0.1Co0.9Fe0.1O3-δ的阴极电催化性能最佳,在298K和0.5V条件下,电化学合成氨的产率达到3.92×10-9 mol·s-1·cm-2.     

基于离子液体的生物电化学传感器

离子液体是一类在室温或近室温条件下呈液态的盐类物质,具有溶解性强、蒸汽压低、导电性高、电化学窗口宽、生物相容性好等独特性质,广泛用于绿色合成、工业催化、电化学及分析化学等领域.离子液体有助于提高传感器对目标分子的响应性能,因此,在生物电化学传感器中备受青睐.本综述主要阐述了离子液体在生物小分子电化学传感器、生物催化及传感器、生物免疫传感器、直接电化学及生物传感器、分子印迹电化学生物传感器等领域的最新进展,并展望了离子液体在生物电化学传感领域应用的未来发展趋势.     

氮掺杂中空碳球用于电催化合成H2O2

以SiO₂为模板、盐酸多巴胺为原料前驱体,通过自聚合和高温热解等步骤,制备了分级多孔的氮掺杂中空碳球(NHCS),并将其用于电催化氧还原反应合成H₂O₂。结果表明,NHCS电催化合成H₂O₂性能随着氮掺杂量的降低呈现先增加后减小的趋势,含有更高吡咯氮和石墨氮比例的碳材料表现出最优的电催化合成H₂O₂性能。采用旋转圆盘环盘电极(RRDE)测试时,NHCS催化氧还原反应(ORR)合成H₂O₂的选择性达到90%以上。在H型电解池中测试时,循环使用6 h时H₂O₂的累积量达到1 050 mg/L,法拉第效率保持在90%。NHCS优异的电化学性能主要归因于其多孔结构和氮掺杂：丰富的中空、分级多孔结构有利于H₂O₂快速扩散;合适的氮掺杂有利于催化剂活性和H₂O₂选择性的提升...     

氧化锰八面体分子筛的合成、表征及其催化燃烧性能

通过回流法和固相法合成了隐钾锰矿型氧化锰八面体分子筛OMS-2催化剂,采用XRD、FE-SEM、O2-TPD-MS和H2-TPR等表征技术考察了分子筛催化剂的形态和表面氧的热脱附性能及还原性能,并将其应用于甲苯和甲醛的催化燃烧反应.实验结果表明,合成方法对制备的催化剂的表面性质和催化燃烧性能具有显著影响.回流法制备的催化剂对于甲苯的燃烧具有较高的活性,而固相法合成的催化剂在甲醛的燃烧中具有更好的催化活性.催化燃烧性能取决于催化剂的表面形态和氧物种的种类.回流法制备的样品因具有较大的比表面积和较活泼的α氧物种,有利于甲苯的催化燃烧,而固相法合成的催化剂中质量分数较高的β氧物种对甲醛分子的燃烧更具促进作用.     

石墨结构层包嵌铜纳米薄片及其前驱体的Raman光谱

石墨结构层包嵌铜纳米薄片是一种纳米尺度的复合材料,结构为铜纳米片被机械包嵌在石墨碳网之间.在其Raman光谱中,E2g2模的振动频率出现了红移,表明铜纳米薄片外部原子将部分电荷转移给了碳网,这与X射线光电子能谱分析结果一致.由1阶和3阶石墨层间化合物前驱体还原的样品,其Raman光谱具有弯曲碳网的特征,这可能来自薄片边缘的卷曲.前驱体的Raman光谱与其他受主型石墨层间化合物的Raman光谱一致.     

阴离子型配体镍基正极材料在水系碱性电池中的储OH-性能

采用电沉积法制备了Ni(OH)₂、Ni₃N、Ni₃S₂ 3种不同阴离子型配体的镍基化合物,并对比了其在水系碱性电池中的储OH^-性能。研究发现,在循环过程中,Ni₃S₂表现出最高的初始放电容量(230 mAh/g),扫描200圈后为115 mAh/g;而Ni₃N表现出最高的库仑效率(98.5%)。分析其原因,典型的电池型Ni(OH)₂材料在OH^-脱嵌过程中伴随着晶体结构的坍塌,造成循环性能和离子迁移能力快速下降;而兼具赝电容特性的Ni₃S₂和Ni₃N因无定形的脱嵌过程缓解了结构的坍塌,从而获得较高的电化学储OH^-性能。