Ag2WO4超级电容器电极材料的电化学特性

以Ag_2WO_4为电化学活性材料,采用压片法制备超级电容器电极材料.通过X射线衍射仪、扫描电镜、电化学工作站等实验方法,辅以密度函数理论(DFT)计算,对Ag_2WO_4电极材料进行表征.K~+离子嵌入Ag_2WO_4晶体在循环伏安模式下比电容最大能够达到1 344.7F·g~(-1);在恒流充放电模式下最大可达到182.0F·g~(-1).实验结果表明:基于K~+离子嵌入/脱嵌机制的Ag_2WO_4电极材料在1 M KOH电解液中可展现良好的循环伏安、恒流充放电以及交流阻抗等电化学特性,具有较高的充放电循环稳定性和比电容保持率.     

NF@Ni3S2超级电容器电极材料的性能研究

采用泡沫镍作为镍源和电流收集体,通过水热法合成了NF@Ni_3S_2复合电极材料.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X光电子能谱(XPS)、比表面积和电化学表征对电极材料进行分析和表征.研究结果表明,合成的NF@Ni_3S_2复合电极展示了较高的电化学性能.独特松树状三维结构具有较高的比表面积,能与电解液充分接触,OH~-离子能够快速进入电极内部,有效地提升电极/电解质界面氧化还原反应和电子传输速度.NF@Ni_3S_2电极材料具有较高的面积比电容,在电流密度为1 A·cm~(-2)时的电容为1 441.90 mF·cm~(-2).     

水热法制备凹凸棒黏土-Mn_3O_4及其电化学性能研究

将水热法制备的负载型凹凸棒黏土-Mn_3O_4(Att-Mn_3O_4)复合材料用做超级电容电极材料,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)测试对材料的物相及形貌进行了表征.发现Mn_3O_4基本呈棒状结构,较好地分散负载在凹凸棒黏土表面.以该复合材料为活性物质制成电极,采用循环伏安、恒流充放电等电化学方法考察其电化学性能,结果表明:在0.5 mol·L~(-1)的Na_2SO_4溶液中,0~1.0 V扫描电位范围内,其循环伏安曲线矩形特征明显;在0.5 A·g~(-1)电流密度下,电容器充放电性能的最佳电位范围为0~1.0 V,比电容和储能密度达到最大值分别为80.25 F·g~(-1)和250.80 W·kg~(-1),而纯Mn_3O_4电极材料的比电容为40.80 F·g~(-1).可见凹凸棒黏土的加入可以明显提高其电化学性能.恒电流充放电性能测试表明,该复合材料具有较好的电化学稳定性,有望成为一种新型的超级电容器电极材料.     

制备3D-MnO_2/Ni复合材料并运用于高性能超级电容器

在过渡金属氧化物中,二氧化锰(MnO_2)是法拉第电容器的重要电极材料,因其具有易得、价廉、无毒、环境友好等优点,近年来一直是电化学储能电极材料的研究热点.以Ni网为基底,通过一步电化学沉积的方法制备了具有球形结构的MnO_2粒子,基底良好的导电性以及复合材料的3维结构使得在电化学反应时增加了电极材料与电解液的接触面积,因而使得电极的电化学性能大幅度提高:该电极在200 mA·g~(-1)的电流密度下的首次放电比电容达到146.9 F·g~(-1),且经过1 000次循环后,比电容保持率为91.1%,显示出较高的放电比容量和良好的循环性能.     

弱结晶二氧化锰超级电容器充放电分析

以等物质的量的高锰酸钾和乙酸锰为原料,采用机械化学法制备出弱结晶型α-MnO2超级电容器电极材料.在1.2V电压内,200mA·g-1电流密度下对对称型超级电容器进行恒流充放电测试.采用XRD法、循环伏安及交流阻抗法对充放电前后电极材料的结构以及电化学性能进行表征,首次采用求斜率法对充放电曲线分析.结果表明:超级电容器表现出法拉第电容与双电层电容的双重特征;在循环过程中,电化学惰性物质Mn3O4生成,循环伏安图中氧化还原峰逐渐消失;充放电曲线的法拉第电容特征逐渐消失而接近双电层电容理想曲线;超级电容器的比容量、等效串联电阻发生了对应的变化,其最大电极比容量达到416F·g-1,经过近500次循环后,比容量为220F·g-1.     

一步水热法制备Ni3S2纳米空心球及其在超级电容器中的应用

将四水合醋酸镍和L-半胱氨酸分别作为镍源和硫源,采用一步水热法成功制备出了Ni_3S_2纳米空心球材料.分别利用X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、扫描电子显微镜以及透射电子显微镜等仪器分析材料的形貌、组分和物相结构.结果表明:制备出的Ni_3S_2为尺寸均一的空心球,直径约300 nm,且具有良好的分散性.将制备出的Ni_3S_2压在泡沫镍上制成电极,研究其超级电容器的性能,结果显示:Ni_3S_2纳米空心球具有优良的倍率性能和循环性能,这归因于材料优异的稳定性和特定的空心球状结构,不仅为电极反应提供了丰富的活性位点,还有效缩短了电子以及离子的扩散路径.     

聚苯胺修饰活性炭电极的电化学性能

有机体系下,采用循环伏安法(CV)在活性炭电极表面电聚合聚苯胺制备聚苯胺/活性炭复合电极,通过循环伏安、恒流充放电和电化学交流阻抗谱(EIS)测试了电极的电化学特性,结果表明,聚苯胺/活性炭复合电极具有良好的电容行为,在-1.0～1.5V参比极为Ag/AgCl,测试区间内具有较大的电化学容量,电极比电容高达276F·g-1,较活性炭电极的比电容92F·g-1有了很大提高.并且交流阻抗法测得活性炭电极的电荷转移电阻Rct为4.9Ω,而复合电极Rct仅2.4Ω.1000次充放电测试后,复合电极比电容仅衰减15.7%.由此表明,在有机体系下聚苯胺/活性炭复合电极是一种具有良好循环寿命和高比电容的复合电极材料.     

碳纳米花的制备及其电化学表征

以醋酸纤维素(CA)为碳源,氧化锌纳米花为模板,通过高温炭化方法制备了碳纳米花材料(CNF).采用扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)和拉曼光谱等方法对所制备的碳纳米花的结构和形态进行了表征,并通过三电极体系对碳纳米花材料的电化学性能进行了研究.结果表明,该电极材料在1A·g~(-1)的电流密度下比电容可达229.7F·g~(-1),同时显示出优异的倍率性能,在电流密度为100A·g~(-1)下比电容仍然保持初始值的78.4%,并且该材料具有超高的循环稳定性,经过6 000圈恒电流充放电循环,比电容保持了初始值的100%.     

超声-浸渍法制备介孔MnO_2及其性质表征

采用超声-浸渍法,以SBA-15为硬模板、Mn(NO_3)_2为锰源制备出介孔MnO_2. 采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、氮气吸附-脱附以及热重-差热方法(TG/DTA)对样品的物理结构进行表征;用恒流充放电、循环伏安和电化学阻抗(EIS)考察样品作为超级电容器电极材料的性能. 结果表明,样品MnO_2复制了SBA-15的介孔结构,比表面积、平均孔径分别为282m~2·g~(-1)和2.75nm;介孔MnO_2作为超级电容器电极材料,具有良好的动力学可逆性,电荷转移电阻小,电化学活性较高,首次放电比容量为285F·g~(-1),循环500次后仍保持在210F·g~(-1).     

百合生物质碳材料的制备及其电化学性能研究

以百合根茎为生物质碳源,通过一步KOH化学活化结合高温碳化方法制备了多级孔径结构的生物质碳材料(LBC),采用X-射线粉末衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、氮气吸脱附(BET)、场发射扫描电镜(FE-SEM)等对材料结构进行了表征,用循环伏安、恒电流充放电、交流阻抗谱对其电化学性能进行了研究.结果表明,LBC材料具有疏松多孔的结构;三电极系统测试时在~(-1).0～0V(vs.SCE)电位窗口内、1 000mV·s~(-1)的扫速下循环伏安曲线仍能保持良好的矩形形状;在电流密度1A·g~(-1)时比电容为199F·g~(-1);当电流密度增至50A·g~(-1)时仍能保持其初始比电容的83%;当组装为对称性二电极器件结构,在工作电压扩展至1.2V时,比电容为34F·g~(-1),能量密度为6.8 Wh·kg~(-1),功率密度为600W·kg~(-1).以上结果表明通过一步法制备的百合基碳材料在超级电容器电极材料领域具有一定的应用潜力.     

钒掺杂Ni_3S_2/泡沫镍电极材料制备及其电催化析氢性能分析

氢能作为一种能量载体,具有清洁无污染、可再生、安全等优点,被誉为人类的终极清洁能源。因此发展高效、稳定的电催化析氢催化剂对可再生能源的转换利用至关重要。以偏钒酸铵为钒源,F127为结构调控剂,采用水-乙二醇混合溶剂体系制备了钒掺杂的Ni_3S_2/泡沫镍自支撑电极。通过X-射线光电子能谱(XPS)分析,掺杂钒的价态为+5价。通过研究该催化剂在1 M KOH碱性介质中的电催化析氢反应性能。发现钒掺杂的Ni_3S_2/泡沫镍自支撑电极具有优异的电催化析氢性能,在碱性介质中仅需要206 mV的过电势就可以产生50 mA·cm~(-2)的电流密度,低于没有钒掺杂Ni_3S_2/泡沫镍(226 mV)和空白NF(350 mV)需要的过电势,并且该催化剂在电流密度为70 mA·cm~(-2)时可以稳定10 h。性能结果说明金属掺杂优化了Ni_3S_2/泡沫镍自支撑电极的电催化析氢性能。     

MOFs衍生多孔碳/MnO_2复合材料及其在超级电容器中的应用

利用高比表面积、大孔隙率金属有机骨架材料(metal-organic frameworks, MOFs)作为牺牲模板,制备了MOFs(ZIF-8)衍生多孔碳材料(PCs),以其作为导电基底,在表面生长金属氧化物MnO_2,获得MnO_2/PCs复合材料并将其应用在超级电容器中.制备的复合材料具有良好的电化学电容性能,在三电极体系中,1 A·g~(-1)的电流密度下比电容可达199 F·g~(-1),经过2 000次充放电循环后,比电容仍能保持初始值的80%.使用MnO_2/PCs复合材料作为正极,PCs作为负极,组成的非对称型电容器MnO_2/PCs//PCs具有优异的电化学储能性能,在950 W·kg~(-1)的功率密度下,能量密度高达10.16 Wh·kg~(-1);而且当功率密度上升为9 500 W·kg~(-1)时,能量密度仍可以保持4.48 Wh·kg~(-1).     

超级电容器电极材料RP/GCNs的制备及性能

以红磷(RP)和石墨相氮化碳纳米片(GCNs)为原料,通过水热法制备了超级电容器电极材料RP/GCNs。采用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学工作站对所得材料进行了表征和电化学性能测试。结果表明:由于RP具有高的电荷存储容量,当RP与GCNs质量比为0.7∶1时,得到的PGCNs-7电化学性能提升最明显,在1.0 A·g~(-1)的电流密度下其比电容值可达591.6 F·g~(-1);由于GCNs高电导率以及良好的化学稳定性,PGCNs-7经过4 000次充放电循环后仍能保留87.7%的比电容,展现了良好的倍率性能与循环稳定性。     

MnO2/碳纳米球电化学超级电容器电极材料的制备与性能研究

利用水热法合成了纳米棒状的MnO_2/碳纳米球(CNPs)作为电化学超级电容器的电极材料.利用场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射光谱分析(XRD)对样品的微观形貌、物相进行分析;利用循环伏安法和恒电流充放电测试材料的电化学性能.结果表明:纳米棒状MnO_2/CNPs复合材料具有良好的电化学性能.在0.1 A/g的电流密度,1 mol/L Na_2SO_4电解液中,电极材料的比电容高达305.6 F/g,远高于纯碳球的比电容(49.3 F/g),当电流密度增至5 A/g时,材料的比电容为235 F/g,比电容仍能保持76.9%.     

NiCo2O4@PANI复合材料的制备及其电化学性能研究

通过水热处理及电化学沉积,在集流体泡沫镍上原位生长出NiCo₂O₄@PANI复合材料.通过扫描电镜观察到泡沫镍上均匀分布着表面粗糙的纳米棒阵列,这种结构有利于电极材料与电解液的充分接触与反应;PANI(聚苯胺)的包覆增加了NiCo₂O₄的导电性,降低了载流子传输的活化能,因而表现出优异的电化学性能.在1 mA·cm^-2的电流密度下,复合材料的比电容为2 307.15 F·g^-1.当电流密度提升到20 mA·cm^-2后,比电容的保留率为78.13%.在10 mA·cm^-2电流密度下,循环2 000次后,比电容保留率为85.46%.测试结果证明该复合材料作为电极材料,在超级电容器的应用中有着巨大的潜力.     

活性炭比表面积对双电层电容特性的影响

用KOH活化活性炭作为电极材料制作双电层电容器,用接触角测定其润湿性,用恒流充放电、循环伏安等方法研究活性炭的电化学性能.结果显示,炭膜浸润时间最短约为90 min,双电层电容器的比电容随比表面积增加而增大.比表面积为1932m2·g-1的炭样在1mol·L-1 的H2SO4电解液(677mA·g-1)中充放电最大比电容为167F·g-1.     

Ni3S2 -多孔镍@泡沫镍电极制备及其赝电容性能

采用氢气鼓泡法预处理泡沫镍集流体,通过循环伏安法原位电沉积Ni₃S₂活性材料,制备了Ni₃S₂-多孔镍@泡沫镍(Ni₃S₂-Ni@NF)电极.通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、光电子能谱(XPS)和拉曼光谱(Raman)对物相结构进行了表征,并利用电化学工作站测试了电化学性能.结果表明:制备的Ni₃S₂-Ni@NF材料表现出优异的赝电容性能,在2 mA/cm2的电流密度下,比电容达到4.56 F/cm2,且具有优异的倍率性能(20 mA/cm2的电流密度下,比电容达到4.06 F/cm2)和循环性能(10 mA/cm2的电流密度下,循环1 000次的比电容保持率约73%).     

Ni(OH)_2/USY分子筛复合材料的制备及其超级电容性能

以USY分子筛为模板,用液相共沉淀方法合成出Ni(OH)2/USY复合材料.用XRD、TEM对Ni(OH)2/USY复合材料的微观结构进行表征分析.结果表明,纳米级高分散、疏松填充的Ni(OH)2材料具有良好的电解质OH-离子电化学可及性和快的扩散速率,循环伏安和恒流充放电测试均表明该材料具有良好的超级电容特性,该材料的单电极比电容高达1 670 F/g.     

δ-MnO_2纳米线的制备与电化学性能

以MnSO_4、(NH_4)_2S_2O_8为反应物,(NH_4)_2SO_4为模板试剂,利用水热法制备了δ-MnO_2纳米线.分别采用XRD、SEM、N_2吸附/脱附等方法对试样的晶体结构、形貌、比表面积进行了表征.用循环伏安、恒流充放电、交流阻抗和循环稳定性测试等方法测试其电化学性能.结果表明:δ-MnO_2具有纳米线状结构和较大的比表面积(82.43 m~2·g~(-1)),在6 mol·L~(-1)KOH电解液中,当扫描速率为2 m V·s~(-1)时,δ-MnO_2纳米线的比电容为127.60 F·g~(-1),高于β-MnO_2的比电容(60.89 F·g~(-1)),充放电循环2 500次后其容量和库仑效率保持稳定.在电流密度为0.4 A·g~(-1)时,组装的AC/6 mol·L~(-1)KOH/δ-MnO_2装置的功率密度为36.45 W·kg~(-1),能量密度为10.33 Wh·kg~(-1).     

RGO/NiCo_2O_4复合电极材料制备及电化学性能研究

采用层-层自组装法制备了前驱体RGO/Ni-Co@Ni-foam(泡沫镍负载石墨烯/镍-钴金属化合物),并在高温下煅烧得到RGO/NiCo_2O_4@Ni-foam复合电极材料。运用X射线衍射仪、扫描电子显微镜以及能谱仪对多孔RGO/NiCo_2O_4@Ni-foam复合材料进行结构表征,并通过循环伏安、恒流充放电等测试方法考察了其作为电极材料的电化学性能。结果表明,制备的多孔RGO/NiCo_2O_4@Ni-foam复合电极材料的比电容在电流密度为0.5A/g时可达到444F/g,并且在经过1 000次循环实验后,比电容仍有342F/g。这表明多孔RGO/NiCo_2O_4@Ni-foam复合材料在超级电容器领域具有广阔的应用前景。