碳化钙骨架碳的N,O功能化及其电化学性能

以碳化钙为前驱体, 新鲜制备的高活性氯气为刻蚀剂, 采用低温一步合成法制备了多孔结构的碳化钙骨架碳 (CCDC). 将CCDC用硝酸进行氧化处理后, 在氩气保护下, 分别用尿素、三聚氰胺在950 ℃下碳化, 制备出富氮功能化的CCDC. 采用红外光谱、扫描电镜、元素分析等手段对材料进行物理表征, 发现功能化的CCDC有明显的氮、氧官能团存在, 极大地改善了CCDC的结构和表面活性. 将功能化的CCDC作电极材料并组装成超级电容器进行循环伏安、恒流充放电、循环寿命等电化学性能测试. 结果表明, 经硝酸、尿素、三聚氰胺处理后的CCDC电极, 在1 mol/L H₂SO₄中比电容分别达到181.5, 210.8和225.4 F•g^－1, 比处理前分别增长了17.3%, 36.3%和45.7%, 且循环5000次后, 容量几乎没有衰减.     

水性聚苯胺纳米线超级电容器电极材料

使用"假高稀"方法,分别以过硫酸铵、硝酸铁和三氯化铁为氧化剂,含有1个乙氧基基团的酸性磷酸酯为质子酸,经过原位聚合制备了直径分别为78～90 nm、18～30 nm和16～25 nm水分散性聚苯胺纳米线.聚苯胺膜的电导率分别为18,32和35 S cm-1,比表面积为65,70和82 m2g-1.该聚苯胺纳米线能够很好地分散在水中,是一种环境友好型超级电容器电极材料.该电极材料在1 mol L-1四乙基氟硼酸/碳酸丙烯酯非水性电解液中,在-1～1 V扫描范围内,以0.4 A g-1的放电速率下,分别得到了110,140和152 F g-1的比容,比电容与材料的比表面积和电导率有关,随着比表面积以及电导率的增大而增大.聚苯胺纳米线电极材料有较高的充放电效率(大于98%),表明了它们有很好的电化学可逆性.     

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.     

顺序加料法制备聚苯胺与聚吡咯复合物及其电化学电容性能

以顺序加料原位聚合法化学氧化制备了聚吡咯(PPy)和聚苯胺(PANi)的复合物.采用SEM、红外光谱表征其结构,采用电化学工作站测试其超级电容性能.结果表明:制得的聚苯胺与聚吡咯的复合物,形成了二次结构;复合物的循环伏安特性曲线均接近于理想的矩形,恒流充放电曲线基本为线性,呈现双电层电容;PANi-PPy和PPy-PANi复合物的最高比电容分别达到227.6、195.5 F/g.     

静电纺丝法制备煤基纳米碳纤维及其在超级电容器中的应用

以氧化处理的新疆库车原煤、聚丙烯腈(PAN)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为原料,通过静电纺丝法制备了直径均匀的煤基纳米碳纤维前驱体,经高温碳化、CO2活化得到煤基超级电容器电极材料.使用X射线能谱仪、物理吸附仪、扫描电子显微镜、红外光谱仪和热分析仪等对前驱体及产物进行了表征.结果表明,原煤经过高锰酸钾氧化处理后,部分连接大分子的烷基链被打断,含氧基团明显增多,使原煤在DMF中的溶解度大幅提高.电化学测试结果表明,在电流密度为1 A/g时,煤基活化碳纤维的比电容为259.7F/g,在1000次循环充放电后比电容仍然保持99.2%.     

新型十二烷基三甲氧基硅烷/氧化石墨烯复合膜对430不锈钢耐蚀性能的影响

使用一步电沉积法在430不锈钢上制备出十二烷基三甲氧基硅烷(DTES)/氧化石墨烯(GO)复合膜。 拉曼光谱(Raman)与扫描电子显微镜(SEM)测试表明,氧化石墨烯均匀地混合在硅烷膜中,并用电化学交流阻抗与极化曲线方法对这种复合膜所保护的430不锈钢进行耐蚀性能测试。 结果显示,在3.5%NaCl溶液中,430不锈钢会发生腐蚀反应,而存在硅烷复合膜的430不锈钢的耐蚀性能显著地提高。 研究表明,由于氧化石墨烯出色的阻隔性能一定程度上弥补了硅烷膜的缺陷,而且延长了腐蚀介质通过硅烷基质的路径,因此复合膜有着对基底物质更强的保护性能。     

氮硫双掺杂活性炭材料的制备和电容性能

以头发和蔗糖为原料, 通过水热碳化和KOH活化两步法制备了氮硫双掺杂微孔炭材料. 利用扫描电子显微镜, 透射电子显微镜, 氮气吸脱附, X射线光电子能谱, 电子能谱和傅里叶交换红外光谱等手段系统表征了所制备活性炭材料的微观形貌, 孔隙结构和表面化学性质. 并在6 mol·L^-1 KOH溶液中研究了所制备活性炭材料的电容性能. 氮气吸脱附测试表明, 所制备活性炭材料的比表面积最高可达1849.4 m²·g^-1, 孔道以微孔为主. 所制备活性炭材料氮元素含量为1.6%-2.5% (原子分数(x))), 硫元素含量为0.2%-0.5% (x). 由于N、O、S官能团的协同作用, 所制备碳材料表现出明显的赝电容. 活性炭材料的比电容值最高可达200 F·g^-1, 对应的能量密度为6.9 Wh·kg^-1. 功率密度达到10000 W·kg^-1时, 能量密度仍达到4.1 Wh·kg^-1. 本文的工作表明以生物质为原料可以方便制备氮硫双掺杂活性炭电极材料.     

四种晶型MnO2超级电容器电极材料的电化学性能研究

用尽量简便的方法制备出δ、α、β及γ型4种MnO₂粉末. 通过X射线衍射（XRD）、场发射扫描电镜（FSEM）、热重分析（TGA）与比表面积测试（BET）等方法对样品粉末性质进行分析,并对4种不同粉末制成的电极进行循环伏安、恒流充放电及稳定性测试. 结果表明,4种MnO₂都具有良好的电容特性,其中α-MnO₂具有最高的比表面积与孔隙率,故其电极比容量最高,但其大电流放电时的倍率特性较差. 其余3种MnO₂比表面积相当,而β-MnO₂虽然比容量较低,但其简单的孔隙结构使其拥有最好的倍率特性与稳定性.     

混合盐活化胖大海基多孔炭的制备及超级电容器电极材料性能

利用浸泡后的胖大海为碳源, 氯化锌和氯化锂混合盐作为活化剂, 采用炭化胖大海(PC-1)、添加氯化锌(PC-2)或添加氯化锌/氯化锂(PC-3)的胖大海的方法制备了3种多孔碳材料, 并通过三电极体系测试电极材料的电化学性能。结果表明, 3种碳材料在电流密度为0.5 A/g的比电容分别为69、132和228 F/g; 当电流密度增加至10 A/g时, PC-3的比电容仍高达166 F/g, 具有良好的倍率性能。该实验表明, 通过氯化锌/氯化锂复合盐活化胖大海分级多孔碳可作为高性能超级电容器电极材料。     

碱性介质中制备纳米四氧化三锰及其超级电容特性

比较了不同碱溶液中纳米Mn₃O₄的制备及其超级电容性能。用X射线粉末衍射仪、扫描电子显微镜和原子力显微镜等技术手段分别测试了晶体结构和表面形貌。用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗测试了材料的电化学性能。结果表明,在氢氧化钠、氨水中Mn²⁺沉淀氧化可以直接制备纳米Mn₃O₄;碳酸钠中先生成MnCO₃,加氢氧化钠可转化为纳米Mn₃O₄。NaOH、NH₃和Na₂CO₃ 3种介质中制备的Mn₃O₄晶粒尺寸分别为29.5、20.2和36.3 nm。纳米Mn₃O₄经连续充放电循环后可活化为Birnessite-type MnO₂。氨水中制备的Mn₃O₄活化后比容量最大,达到239 F/g,是一种具有应用前景的超级电容器材料。