石墨烯的制备及其超级电容性能

以鳞片石墨为原料,采用化学氧化还原法制备了高品质的石墨烯.借助X射线衍射分析、扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察、氮气吸附--脱附实验、恒流充放电实验、循环伏安法和交流阻抗谱技术对石墨烯的结构、形貌、表面性能和超级电容性能进行了系统研究.X射线衍射、扫描电镜和透射电镜结果表明,石墨烯整体上呈现无序结构,外观具有蓬松、透明的薄纱状及本征性皱褶,其BET比表面积为14.2m2·g-1,总孔容为0.06cm3·g-1,平均孔径为17.3nm.交流阻抗谱测试结果表明,石墨烯电极具有较小的阻抗,其等效串联电阻为0.16Ω,电荷传递电阻为0.55Ω.恒流充放电和循环伏安测试结果显示:石墨烯电极具有良好的功率特性和循环稳定性,电容特征显著.在2、5、10和20mV·s-1扫描速度下的放电比电容分别为123、113、101和89 F·g-1;即使是50mV·s-1的高扫速,放电比电容仍可达69F·g-1.     

碱处理对剑麻基活性炭电化学性能的影响

采用剑麻制得生物质碳材料,取部分所得碳材料进行碱处理．借助X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等对材料的结构和形貌进行了表征,并采用三电极体系,通过恒流充放电、循环伏安等方法,对该碳材料的充放电特性和比电容进行考察．恒流充放电测试结果表明,在电流密度为1A·g-1时,未经碱处理样品的电极放电比电容为231．85F·g-1,而经碱处理的样品则增至290．35F·g-1;在其它电流密度下,经碱处理样品的电极放电比电容总是大于未经碱处理的样品,经1000次循环后,样品比电容有所增加,经碱处理的样品具有更好的循环稳定性,且碳碱质量比为7：1时,比电容达到最大．     

氮磷共掺杂三维石墨烯的制备及其电化学性能的研究

有机元素共掺杂能有效改善碳材料的电容性能。通过氮、磷共掺杂合成三维石墨烯(N/P-G)电极材料。通过XRD、SEM、TEM、XPS等对样品微观结构和表面物性进行表征。结果表明,当掺杂氮含量为7.03%,磷含量为4.62%,所合成N/P-G的比表面积可达156.138 m2·g-1,其平均孔径为4.45 nm,同时具有三维多孔结构。电化学性能研究表明,在1 A·g-1电流密度下比电容高达145.4 F·g-1,在16 A·g-1电流下比电容仍可保持100.8 F·g-1。所制备的氮磷共掺杂石墨烯作为电极材料可以应用于超级电容器中,前良好。     

石墨烯基聚苯胺水凝胶的电化学性能研究

通过两步溶液自组装方法,制备了具有三维多孔网络结构的石墨烯基聚苯胺复合水凝胶(PR-x),并通过SEM、XRD、FT-IR、Raman、XPS等表征手段对样品的微观形貌和结构组成进行了表征分析.结果表明,聚苯胺均匀地负载于三维多孔石墨烯网络骨架,且能够显著抑制石墨烯的团聚现象.研究了石墨烯基聚苯胺复合水凝胶电极的电化学性能.当聚苯胺质量分数为75％,电流密度为1 A·g-1时,比电容为762.8 F·g-1;当扫描速率从5 mV·s-1增加到50 mV·s-1时,倍率保留率高达77％,经过3000次恒电流充放电后比电容保留率仍高达89.27％.该石墨烯基聚苯胺复合水凝胶电极作为超级电容器表现出优异的放电容量、倍率性能和循环稳定性,具有一定的潜在应用价值.     

MnO_2/MWCNTs/GO/PANI复合电极材料的制备及其电化学性能的研究

采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯,并通过原位聚合法将二氧化锰修饰的聚苯胺嫁接到多壁碳纳米管作载体的氧化石墨烯上,制备出新型复合电极材料。使用X射线光电子能谱,扫描电镜及电化学工作站对复合电极材料的形貌、结构进行了研究,通过循环伏安、交流阻抗、循环稳定性测试,表征出复合电极材料的电化学性能,并与未掺杂石墨烯的MnO_2/PANI/MWCNTs电极材料进行了对比。结果表明,引入石墨烯的电极材料的比电容有较大的提升,达到了1 365 F·g~(-1)。     

氧化石墨烯-单壁碳纳米管复合物的超电容性能研究

以氧化石墨烯(GO)作为表面活性剂分散原始的单壁碳纳米管(SWNT),采用超声、冷冻干燥的办法得到氧化石墨烯-单壁碳纳米管复合物,利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和电化学测试对样品的形貌、结构、组成以及电化学性质进行表征.结果表明:氧化石墨烯-单壁碳纳米管复合物电化学性质得到了显著的提高,通过调节单壁碳管与GO的比例,发现SWNT质量为GO的10%时,得到的复合材料具有最好的超电容储能特性,在6mol·L~(-1)的KOH电解液中,0.5A·g~(-1)电流密度下其比电容可达155F·g~(-1),是相同条件下GO比电容(81.5F·g~(-1))的1.9倍,这种简单的方法获得的GO-SWNT复合材料在能量存储装置方面展现了广阔的应用前景.     

聚苯胺基气凝胶衍生纳米碳的电化学性能研究

采用树枝状聚苯胺,长纤维聚苯胺,树枝状聚苯胺-石墨烯以及长纤维聚苯胺-氮掺杂石墨烯4种气凝胶作为前驱体,经直接碳化后获得了氮掺杂连续的纳米碳.研究了聚苯胺基气凝胶衍生纳米碳的微观形貌结构、元素组成以及电化学性能.结果表明,树枝状聚苯胺,长纤维聚苯胺,树枝状聚苯胺-石墨烯以及长纤维聚苯胺-氮掺杂石墨烯气凝胶衍生的纳米碳具有连续的多级孔结构,其比表面积分别为273.9、487.7、241.4和295.9 m2·g-1,氮的摩尔分数分别高达7.82％、9.62％、7.91％和10.17％,在0.5 A·g-1的电流密度下分别具有高达268、311、280和362 F·g-1的质量比电容,且倍率性能和循环稳定性能优异.     

钨酸锰的一步溶剂热法合成及其电容性能

通过一步溶剂热法合成了MnWO4纳米材料,用电镜(SEM,TEM)和X射线衍射(XRD)对MnWO4纳米材料进行表征.结果表明:MnWO4纳米材料为长约为300nm,直径约为120 nm的形貌似蚕茧状的晶体颗粒.将纳米蚕茧制备成电极,对其电化学测试表现出赝电容性能,当电流密度为0.1A.g-1时,比电容为13.9F.g-1.     

多孔石墨烯的制备及其吸附性能

采用KOH高温刻蚀法制备多孔石墨烯.通过扫描电镜(SEM),X射线衍射(XRD),拉曼光谱,红外光谱(FTIR)比表面积(BET)对刻蚀前后石墨烯的表观形貌,晶体结构,化学组成进行分析.结果表明,处理后的石墨烯比表面积比原石墨烯增加到821 m2·g-1.利用气相沉积法对多孔石墨烯进行表面改性后,对水的静态疏水角可达158°,对多种有机溶剂显示了优异的选择性吸附性能.     

制备超级电容器氧化石墨烯的MPCVD方法

以氢气、甲酸甲酯为原料,泡沫镍为基底,通过微波等离子体增强化学气相沉积(MPCVD)法,在450℃反应合成氧化石墨烯,将其作为超级电容器活性物质,在三电极体系下研究其电化学性能.使用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪、X射线光电子能谱仪(XPS)和电化学测试等手段,对样品的形貌、结构以及电化学性能进行表征.结果显示:MPCVD法可以合成氧化石墨烯,合成过程不会产生有毒气体,并且合成时间短,生长的氧化石墨烯的形貌结构与传统化学氧化法合成的氧化石墨烯相似.电化学测试表明:氧化石墨烯的比电容在1 A/g具有197 F/g,将电流密度提高到100 A/g,比电容仍有134 F/g,在5 A/g下循环充放电2 000圈,容量保持率为94%.     

高性能锂离子电池负极材料一氧化锰/石墨烯复合材料的合成

通过冻干-煅烧合成了一氧化锰/石墨烯(MnO/rGO)复合材料,并将其用作锂离子电池负极材料.在500 mA·g-1的电流密度下,MnO/rGO复合材料表现出高达830 mAh·g-1的可逆容量,且在充放电循环160圈后,其可逆容量依然高达805 mAh·g-1.倍率测试结果显示,循环225圈后,在2.0 A·g-1的电流密度下,其可逆容量高达412 mAh·g-1.复合材料中的石墨烯在提高材料导电性的同时有效地缓解了一氧化锰充放电过程中的体积膨胀.通过对比容量-电压的微分分析,发现复合材料超出一氧化锰理论容量的部分是由形成了更高价态的锰引起的.MnO/rGO复合材料比纯一氧化锰(p-MnO)更容易出现高价态的锰,可能是因为rGO上残留的氧为电极反应提供了额外所需的氧源.该一氧化锰/石墨烯复合材料因其简单绿色的合成过程及优异的电化学性质,有望在未来的锂电负极中得到广泛的实际应用.     

硅/碳复合材料的高温热解法制备及其电化学性能

采用高温热解方法成功地合成了高容量硅/碳复合负极材料.通过X射线衍射分析、热重分析、扫描电子显微镜观察、透射电子显微镜观察、恒电流充放电测试、循环伏安法等手段研究了复合材料的性能.结果表明：硅/碳复合材料由Si、C以及少量SiO2组成;硅/碳复合材料中碳的质量分数约在39%左右;经电化学性能测试,在电流0.2 mA下,该硅/碳复合材料首次充电容量768 mAh·g-1,首次库仑效率75.6%,70次循环后可逆比容量仍为529 mAh·g-1,平均容量衰减率为0.44%.这些性能改善归因于硅/碳复合材料中碳的引进,硅表面存在的碳涂层提供了一个快速锂运输通道,降低了电池的阻抗并且充放电过程中稳定了电极的组成.     

无定型MnO2的合成及电化学性能研究

以KMnO4、MnCl2和KOH为原料利用液相化学共沉淀法制备了MnO2电极材料,通过X-射线衍射、扫描电子显微镜、比表面积分析、热重分析、循环伏安法和恒流充放电等测试手段对所合成材料的物理性质和电化学性能进行了表征.研究结果表明:该材料为无定型结构α-MnO2,比表面积高达90 m2·g-1,在0.5 mol·L-1 Li2SO4电解液中的电势窗口为0～0.8 V（vs.SCE）,在扫描速率为1 mV·s-1时的比电容高达110.2 F·g-1,漏电流为0.117 mA,经500次充放电后仍有良好的循环稳定性.     

Preparation and electrochemical performance of double perovskite La<Subscript>2</Subscript>CoMnO<Subscript>6</Subscript> nanofibers

Through electrospinning, La₂CoMnO₆ nanofibers were prepared from a polyvinylpyrrolidone/lanthanum nitrate–cobalt acetate–manganese acetate (PVP/LCM) precursor and were used as electrode materials. The morphologies and structures of the samples were characterized by field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM), transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD), and Brunauer-Emmett-Teller (BET) specific surface area analysis. The results show that the prepared La₂CoMnO₆ nanofibers are stable, one-dimensional structures formed from interconnected La₂CoMnO₆ nanoparticles with a diamond-like crystal structure. The specific surface area of the fibers is 79.407 m2·g-1. Electrochemical performance tests with a three-electrode system reveal the specific capacitance of the La₂CoMnO₆ nanofibers as 109.7 F·g-1 at a current density of 0.5 A·g-1. After 1000 charge-discharge cycles at a current density of 1 A·g-1, the specific capacitance maintains 90.9% of its initial value, demonstrating a promising performance of the constraint capacitance and good cyclic stability.     

高容量钠离子电池SnSbCo/rGO负极材料

采用共沉淀法、液氮冷淬工艺和热处理技术制备了高容量钠离子电池SnSbCo/rGO负极复合材料。通过XRD、SEM、TEM、恒流充放电和交流阻抗等测试分析技术对该负极材料进行表征和电化学性能测试。结果表明,在100 mA/g的电流密度下,经50次充放电循环后电极的可逆容量保持在567 mAh/g。同等条件下,纯SnSbCo的电极比容量为456mAh/g。SnSbCo/rGO负极复合材料的电化学性能的改善主要是由于rGO在提高复合材料导电性的同时,缓冲了SnSbCo合金颗粒由于团聚产生的体积膨胀效应。     

Graphene-manganese oxide hybrid porous material and its application in carbon dioxide adsorption

Graphene-Mn3O4 (GMNO) hybrid porous material is prepared by a hydrothermal method and its performance in carbon dioxide adsorption is investigated.In the synthesis of the GMNO materials,MnO(OH)2 colloid obtained by the hydrolysis of Mn 2+ in basic solution was using as the precursor of the Mn3O4.After a hydrothermal reaction of the mixture of graphene oxide (GO) and MnO(OH)2,GO was reduced into graphene and the MnO(OH)2 was transformed into Mn3O4 with enhanced crystallization.X-ray diffraction,thermal gravimetric analysis,transmission electron microscopy,infrared spectra and Raman spectroscopy were taken to characterize the hybrid material.The porosity and the carbon dioxide adsorption ability are measured by gas sorption analysis,in which the as-prepared GMNO hybrid materials exhibit a specific surface area ranging from 140 to 680 m2g-1 and a maximum carbon dioxide capacity of about 11 wt%.     

强耦合非晶态Sb2S3球与碳纳米管中的钠离子和锂离子存储

A facile one-step strategy involving the reaction of antimony chloride with thioacetamide at room temperature is successfully developed for the synthesis of strongly coupled amorphous Sb₂S₃ spheres and carbon nanotubes (CNTs). Benefiting from the unique amorphous structure and its strongly coupled effect with the conductive network of CNTs, this hybrid electrode (Sb₂S₃@CNTs) exhibits remarkable sodium and lithium storage properties with high capacity, good cyclability, and prominent rate capability. For sodium storage, a high capacity of 814 mAh·g?1 at 50 mA·g?1 is delivered by the electrode, and a capacity of 732 mAh·g?1 can still be obtained after 110 cycles. Even up to 2000 mA·g?1, a specific capacity of 584 mAh·g?1 can be achieved. For lithium storage, the electrode exhibits high capacities of 1136 and 704 mAh·g?1 at 100 and 2000 mA·g?1, respectively. Moreover, the cell holds a capacity of 1104 mAh·g?1 under 100 mA·g?1 over 110 cycles. Simple preparation and remarkable electrochemical properties make the Sb₂S₃@CNTs electrode a promising anode for both sodium-ion (SIBs) and lithium-ion batteries (LIBs).     

非晶MnO2的制备及其电容性能

以KMnO4、H2O2和(NH4)6Mo7O24.4H2O为原料,制备了MnO2-MoO3前驱物,并将其用氨水溶解,得到非晶MnO2。用XRD、TEM及EDAX进行了表征,样品为非晶MnO2。用电极循环伏安研究其电容性能:在1 mol.L-1Na2SO4溶液中,电位窗口为-0.2~0.8 V(vs SEC)范围内,5 mV.s-1的扫描速度下,制备的非晶MnO2比电容为356.72 F.g-1,经过100次循环后,电容量仅下降了5.5%,具有良好的可逆循环性能。     

CuInS2／石墨烯混合物的合成及其在太阳能电池中的应用

在不同的溶剂中通过温和的溶剂热法,成功地合成 CuInS2纳米晶体。这些合成好的 CuInS2粉末被 X光衍射表征后,又作为对电极被组装成染料敏化太阳能电池。通过检测可以发现乙二醇是合成 CuInS2过程中最佳的溶液。这主要表现在用乙二醇合成的 CuInS2作为电池对电极时的转化率可以达到5·49％,这个值要比用其他溶液合成的 CuInS2转化率高。然后,将在乙二醇溶剂中合成的 CuInS2粉末与石墨烯的氧化物混合形成 CuInS2纳米晶体／石墨烯纳米复合材料,这种材料可以提高 CuInS2在染料敏化太阳能电池方面的性能。通过透射电子显微镜法,可以证明 CuInS2生长在石墨烯纳米网中。与传统的铂对电极电池（6·90％）相比,这种纳米复合材料具有相对较好的光电转化率（6·28％）。