基于Co_3O_4纳米花/rGO复合材料的全固态柔性超级电容器研究

采用水热法在180℃条件下保温12 h获得了四氧化三钴(Co_3O_4)纳米花,并将其与还原氧化石墨烯(rGO)复合成薄膜状纳米材料.基于该复合材料和凝胶状电解质(KOH-PAAK)组装成全固态柔性超级电容器.结果显示,该器件有近似矩形的循环伏安曲线(CV),近三角形的恒流充放电曲线(GCD),表明该器件具有较快的电子迁移速度和响应速度.通过GCD曲线可以计算,该器件有190 F/g的比电容.稳定性测试表明,在循环1×10~4次后,该器件仍有90%的容量剩余,表明了其良好的循环稳定性.     

基于超级电容器的TiN@CNTF电极制备及性能研究

超级电容器因其独特的性能在便携式、可穿戴电子器件领域有着很大的应用潜力。目前对超级电容器的研究主要集中在对超级电容器电极材料的研究上。碳纳米管纤维具有电导率高、力学性能好、柔韧性高等优点,是超级电容器的理想电极材料。但是,碳纳米管纤维电容量的提升被其较小的比表面积所限制。通过在碳纳米管纤维表面生长三维阵列能够有效提高碳管纤维的比表面积,从而增大电容量。因此,采用水热法,在碳纳米管纤维表面成功生长TiO2纳米阵列,并通过氨气氮化获得了TiN@CNTF电极材料。采用三电极测试TiN@CNTF电极在Na2SO4溶液中的比电容达到215.5mF/cm2,有望作为一种柔性超级电容器的负极材料得到应用。     

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.     

硅基底铜基材料电极制备及其储能特性研究

【目的】以过渡金属氧化物、硫化物、氢氧化物为代表的赝电容材料由于其良好的比电容容值、高功率密度和低成本等优势，被广泛用于宏观常规超级电容器的电极中。然而，当前对于过渡金属电极的研究多采用非常温下合成，辅以导电剂、粘合剂固定的加工工艺，制约了其在以硅基底为主的微型超级电容器(micro-supercapacitor, MSC)中的应用。【方法】在硅基底上沉积了钛集流体和铜薄膜，通过兼容微加工工艺的常温原位氧化法制备了氢氧化铜纳米线，并进一步通过浸泡硫化钠溶液实现了原位硫化。【结论】测试结果表明，在1 mA/cm²的电流密度下，硅基底硫化铜的比电容为166.98 mF/cm²,较氢氧化铜电极提升了6.68倍，500次充放电循环后电容保持率为74.2%,展现了其在硅基微型超级电容器方面广阔的应用前景。     

纳米MnO2超级电容器的研究综述

介绍了纳米MnO2用作超级电容器电极材料的优势,从MnO2的制备、导电剂、电解质溶液和向MnO2晶格中掺入其他元素四个方面综述了目前纳米MnO2超级电容器的研究现状,并对未来的研究进行了展望。纳米MnO2电容器兼具双电层电容和氧化还原电容两种电荷储存机制,是一种很有前途的超级电容器电极替代材料。     

三维石墨烯/氢氧化镍纳米复合材料的制备及电容性能研究

利用电化学沉积法制备三维石墨烯/氢氧化镍纳米Ni(OH)2/3DGR复合材料,通过扫描电镜对样品进行微观形貌表征;在1.0 mo L/L KOH溶液中利用循环伏安和恒电流充放电等方法对纳米复合材料修饰电极进行电化学性能测试.在2 m A/cm2的电流密度下Ni(OH)2/3DGR的比电容达到43.70 m F/cm2;1000次循环充放电测试表明该复合材料具有较长的使用寿命和稳定性,比电容保持率达到79.3%.因此三维石墨烯/纳米氢氧化镍复合材料可以做为一种很好的超级电容器材料.     

TiO_2纳米片/石墨烯复合电极材料的制备及其超级电容器性能

以无定形TiO_2粉体为前驱体,利用水热反应制得TiO_2纳米片,后与氧化石墨复合并还原得到TiO_2纳米片/石墨烯(rGO)复合电极材料。利用X射线衍射(XRD)、氮气吸脱附、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对其形貌和结构进行表征。结果表明,TiO_2纳米片是由粒子聚集而成,在复合材料中,TiO_2纳米片进入到了石墨烯片层之间,增加了复合材料的比表面积。循环伏安(CV)、恒电流放电(CP)和循环寿命测试表明,TiO_2/rGO纳米复合电极材料在三电极体系中,电流密度为1A·g~(-1)时,比电容高达240.9 F·g~(-1)。2 000次循环后仍保持初始电容68%,表现出优秀的超级电容器电极材料性能。     

氢氧化镍纳米片的制备及其超级电容性能

以尿素和氯化镍为原料,采用水热法制备了泡沫镍载Ni(OH)2纳米片电极,利用扫描电镜(SEM)观测了纳米片的形貌,利用X-射线衍射(XRD)分析了纳米片的结构,通过循环伏安和恒流充放电测试了电极的超级电容性能.检测结果表明:所制备的Ni(OH)2纳米片先构成一种交错连接的线状结构,再以线的形式均匀而密集地覆盖在泡沫镍的骨架上.这种特殊结构使得该纳米片电极表现出良好的电容性能,在电流密度为10mA/cm2的情况下,其面积比电容为255mF/cm2.     

氧化-活化处理的超级电容器用高比电容活性炭

通过对普通颗粒活性炭采取不同优化工艺处理,发现经空气预氧化后,再用混合酸(磷酸+硫酸)或氢氧化钾进行活化处理,可得到高比电容超级电容器用活性炭.红外光谱和氮吸脱附分析表明:预氧化处理并没有明显增加其表面官能团,但有利于疏通孔道,提高活性炭的有效孔容积;混酸和强碱活化处理明显丰富活性炭的表面电活性基团,并且增大材料的比表面积.采用交流阻抗、循环伏安、恒流充放电等电化学方法对活化材料进行超级电容行为测试,表明经氧化-活化处理的活性炭电极传荷阻抗小、电容特征显著,循环性能稳定.在1.0 A/g电流条件下,经过空气氧化-混酸活化处理的活性炭(POAC_A)电极比容量为187 F/g,空气氧化-碱活化处理的活性炭(POAC_B)电极比容量达到206F/g.     

掺钴锰酸锂的合成及在水系电解液中的赝电容性能

采用尿素辅助溶胶凝胶法合成了尖晶石型掺钴锰酸锂(L iMn2-xCoxO4,0≤x≤0.3)纳米颗粒.以L iMn2-xCoxO4电极为正极,活性炭(AC)电极为负极,在1 mol.L-1L i2SO4水系电解液中组装成模拟非对称超级电容器AC/L iMn2-xCoxO4,通过循环伏安和恒流充放电法研究其赝电容性能.电化学测试结果表明,随着钴掺杂量的增加,AC/L iMn2-xCoxO4电容器的比电容呈下降趋势,但循环性能得到改善;其中AC/L iMn1.9Co0.1O4电容器展现出较大的比电容和较好的循环性能.在L i2SO4水系电解液中,当工作电压为(0-1.4)V、电流密度为100 mA.g-1时,AC/L iMn1.9Co0.1O4电容器的初始比电容为42.6 F.g-1;经1 000次循环后比电容为40.8 F.g-1,比电容保持率为95.8%.     

镍钴硫化物的制备及其反应温度对形貌和超级电容器性能的影响

采用一步溶剂热合成法制备了镍钴硫化物纳米微球,利用 X 射线衍射光谱（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和 X 光电子能谱（XPS）对制备的材料进行了表征。采用循环伏安和恒电流充放电等电化学方法考察了镍钴硫化物用作超级电容器的电极材料的性能。160℃制备的材料在2 mA／cm2的电流密度下,测得的质量比电容和面积比电容分别为1298 F／g 和1．13 F／cm2。在电流密度为10 mA／cm2下,经过10000圈的循环稳定性测试后,比电容保持了原来的70．8％。此外,通过对反应温度的控制,研究了反应温度对其超级电容器性能的影响。结果表明,反应温度对生成物的形貌几乎没有什么影响,对其电化学性能有一定的影响。     

Flexible supercapacitor electrodes with vertically aligned carbon nanotubes grown on aluminum foils

In this work, vertically aligned carbon nanotubes (VACNTs) grown on aluminum foils were used as flexible supercapacitor electrodes. Aluminum foils were used as readily available, cheap and conductive substrates, and VACNTs were grown directly on these foils through chemical vapor deposition (CVD) method. Solution based ultrasonic spray pyrolysis (USP) method was used for the deposition of the CNT catalyst. Direct growth of VACNTs on aluminum foils ruled out both the internal resistance of the supercapacitor electrodes and the charge transfer resistance between the electrode and electrolyte. A specific capacitance of 2.61 mF/cm2 at a scan rate of 800 mV/s was obtained from the fabricated electrodes, which is further improved through the bending cycles.     

二氧化硅/氧化钌超级电容器电极材料的制备

以水合三氯化钌和正硅酸乙酯为原料,以钛片为基底,采用热分解氧化法制备了二氧化硅/氧化钌复合膜电极,利用扫描电子显微镜观察电极表面形貌,利用循环伏安曲线法研究电极的电容性能·考察了原料配比,烧结温度,烧结时间等制备条件对电极电容性能的影响·结果发现,二氧化硅/氧化钌复合膜电极具有优良的电容性能,当水合三氯化钌与正硅酸乙酯的物质的量的比为5∶2,烧结温度为350℃,烧结时间为1h时单电极的比容量最高可达137mF·cm-2,比文献值提高了近3个数量级·     

CNTs/TiO2 composites and its elect rochemical properties after UV light irradiation

Due to the unique structure and special physical and chemical properties, carbon nanotubes (CNTs) have potential applications in supercapacitors. Recently, CNTs and their composites as a kind of supercapacitor electrode material have been made many achievements. In this paper, a CNTs/TiO2 composite was prepared successfully with hydrothermal method, and was used as a supercapacitor electrode material. After the tests on surface chemistry and electrochemical property, it was found that: (1) the capacitance of the CNTs/TiO2 composite electrode increased by 56%, compared with pure CNTs electrode, (2) after UV light irradiation pretreatment, due to the special photoelectric effect of TiO2 which improves the interfacial property and electrochemical property of the composite electrode, the capacitance further increased by 53% when compared with the electrode without the pretreatment, and meanwhile, the cycle life also increased significantly, i.e., the capacitance was up to 97%, after 100 cycles of charge and discharge, (3) due to the improvement of the interfacial property, the ion transport in the composite electrode became smoother, and the pore utilization was also effectively enhanced during high-current charge and discharge, and (4) due to the generation of a large amount of oxygen-containing groups on the TiO 2 surface after UV pretreatment, the CNTs/TiO2 composite electrode earned extra large pseudo capacitance, and therefore the capacitance of the composite electrode was further increased. Based on the experimental results in the present study a new process to improve surface character and electrochemicalproperty of the electrode has been developed by using a metal oxide as both pseudo capacitive material and surface modification material of the composites with a UV light irradiation.     

聚苯胺纳米纤维的界面聚合法合成及电化学电容行为

利用盐酸和四氯化碳的水/油两相界面,通过界面聚合法合成具有良好纳米纤维结构的聚苯胺,用这种聚苯胺纳米纤维为活性物质制备电极,以1 mol/L H2SO4水溶液为电解液组装超级电容器,通过恒电流充放电、循环伏安、交流阻抗等技术研究其电化学电容行为。研究结果表明,合成的聚苯胺的直径为50～100 nm,长度为500nm至几微米不等,且纤维之间相互交织缠绕,形成网状形貌;聚苯胺纳米纤维电极材料的功率特性与循环性能优于用传统化学氧化法合成的颗粒状聚苯胺材料的性能,在5 mA放电电流下,其比电容可达317 F/g,20mA放电电流下比电容仍维持300 F/g左右,500次循环容量衰减在4%以内。     

Room-temperature facile synthesis of MnO2on carbon film via UV-photolysis for supercapacitor

A facile UV-photolysis method has been developed to synthesize birnessite-type MnO_2 nanosheets on carbon film at room temperature for supercapacitor electrode materials. The results clearly demonstrated that the specific capacitance of carbon/MnO_2 composite electrodes was controlled by the adjustable UV-photolysis reaction time in KMnO_4 solution. For the optimized composite electrode obtained after 2 h reaction, a superior specific capacitance of 277 Fg~(-1) was achieved at current density of 0.2 Ag~(-1). This finding suggests that UV-photolysis is a potential method to fabricate MnO_2 on carbon film for supercapacitor.     

Optoelectronic and electrochemical behaviour of γ-CuI thin films prepared by solid iodination process

A simple and efficient solid iodination method has been proposed for the fabrication of p-type γ-CuI thin films.The structural,morphological,optical,electrical and electrochemical properties have been investigated in order to serve as an effective hole-transporting layer in solid-state solar cells.The fabricated films exhibited p-type conductivity with resistivity of 7.0×10~(-2)Ωcm,the hole concentration of ～1.13×10~(19)cm~(-3)and the mobility of 18.34 cm~(-2)V~(-1)s~(-1).The cyclic voltammetry result shows a maximum specific capacitance of 43 mF/cm~2 at a scan rate of 10 mV/s.The cyclic stability and capacitance retention were found to be 99.7%.These findings demonstrate that γ-CuI film can be a potential candidate for multiple applications,such as a hole transporting material for solid-state solar cells and electrochemical supercapacitor.     

高纯介孔二氧化钛纳米材料的制备及表征

以工业级硫酸钛为原料,EDTA为络合剂,PEG为结构导向剂,在酸性环境下采用控制沉淀法制备纳米高纯TiO2介孔材料。采用XRD、TEM、HRTEM和N2吸附-脱附等手段对样品进行分析。结果表明,所得颗粒直径约40 nm,孔道呈蠕虫状,孔径大部分在1~3 nm之间,最可几孔径在1.5 nm左右,比表面积为98 m2/g,ICP分析表明其纯度超过99.9%。光降解研究结果表明,在120 min内苯酚可得到完全降解,所得TiO2介孔材料具有良好的光催化活性。     

介孔TiO_2微米棒的制备及电化学脱嵌锂性能研究

以空气中稳定的乙酰丙酮钛为钛源,乙二醇为反应介质,采用多元醇工艺制备了聚羟基乙酸钛前驱体微米棒,然后将前驱体热解或水解得到介孔TiO2。500℃热解得到的TiO2由于颗粒烧结,比表面积仅有16m2/g,孔隙率为0.05cm3/g;沸水中水解得到的TiO2比表面积与孔隙率与热解得到的TiO2相比大大提高,分别为240m2/g和0.30cm3/g。最后对锐钛矿介孔TiO2进行电化学性能测试,结果表明水解制备的TiO2由于丰富的介孔结构以及大的比表面积,锂离子扩散路径短,电荷转移极化小,因此倍率性能高于热解制备的TiO2。     

K2FeO4石墨化生物质多孔炭的制备及其电容性能

采用K₂FeO₄浸泡和热处理相结合的方法制备了石墨化柚子皮多孔炭(GSPC). 通过扫描电子显微镜(SEM)、比表面积分析(BET)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和拉曼光谱(Raman)对材料的形貌和组成进行表征. 使用循环伏安法(CV)、交流阻抗法(EIS)和恒流充放电法(GCD)研究了GSPC的电容性能. 结果表明:石墨化后材料的比表面积由75.91 m2/g增大到619.78 m2/g,孔容积由0.192 cm3/g增大到0.425 cm3/g;GSPC具有出色的双电层电容性能,在1 A/g的电流密度下,比电容达254 F/g,且具有优异的倍率性能(7 A/g的电流密度下,电容保持率为74%). 此外,GSPC电极在100 mV/s下循环10 000次的比电容没有衰减,具有优异的循环稳定性. 此研究可为开发廉价的高性能生物质炭基材料提供新思路.