磷酸活化对炭气凝胶结构和电化学性能的影响

采用溶胶-凝胶法,以间苯二酚(R)和甲醛(F)为原料,无水乙醇作溶剂,六次甲基四胺(HMTA)作催化交联剂,通过常压干燥和高温炭化工艺制备炭气凝胶。并采用磷酸活化法调整炭气凝胶的孔结构,探讨了磷酸活化对炭气凝胶孔结构和电容特性的影响。结果表明,磷酸活化可以有效地增加炭气凝胶的比表面积、总孔容和微孔孔容,但同时中孔孔容和平均孔径有所下降。增加的微孔比表面积主要由部分塌陷的中孔贡献。磷酸活化后炭气凝胶在有机电解质溶液中的比容量显著增加,但在大电流密度充放电时比容量下降较多。     

醇溶剂对炭气凝胶结构和电化学性能的影响

以间苯二酚和甲醛为原料、六次甲基四胺(HMTA)为催化交联剂,在不同种类醇溶剂中通过溶液 - 溶胶 - 凝胶、常温常压干燥和炭化处理制备炭气凝胶.N2吸附测试表明,醇溶剂体系制备炭气凝胶的比表面积在650～740 m2/g之间.乙醇为溶剂制备的炭气凝胶在20～40 nm有集中孔径分布,异丙醇为溶剂时孔径集中在3～4 nm之间,而以甲醇为溶剂时中孔含量相对较少.采用直流充放电法、交流阻抗法和循环伏安法测定以上述炭气凝胶为电极的超级电容器的电化学性能,结果表明,以乙醇为溶剂制备的炭气凝胶电极电容性能最佳,在0.5 A/g充放电时电极的比电容为180 F/g ,电流密度增大10倍容量保持率仍达到86%.合理的孔径分布和较大中孔有利于提高炭气凝胶电极的充放电特性.     

国内期刊亮点

<正>石墨烯/炭气凝胶的制备及其结构与性能研究炭气凝胶是具有独特三维网络结构的轻质纳米中孔炭材料,适用于制备超级电容器的电极,但通常采用苯二酚(R)-甲醛(F)为原料制备的炭气凝胶,其微孔含量低,比表面积和电容量不高,限制了它在超级电容器中的应用。若采用石墨烯(GO)与炭气凝胶复合,可在一定程度上有效调控气凝胶的比表面积,但要进一步提高炭气凝胶的比电容,仍存在较大难度。湖南大学材料科学与     

炭气凝胶微球的物理活化与化学活化比较

以炭气凝胶微球为原料,分别采用CO2和KOH作为活化剂,研究物理活化和化学活化对炭气凝胶微球孔结构和电化学性能的影响差异,探讨CO2和KOH的活化机理。结果表明,CO2和KOH活化均能有效改善炭气凝胶微球的孔结构,比表面积最高可达1 320 m2/g;同时显著提高材料的电化学性能,活化后的比电容最高可为活化前的3倍。结果还表明两种方法的活化机理不同,CO2活化,有利于保持炭气凝胶微球的中孔,为电子进出提供大量的快速通道,提高传质速率;KOH活化,对炭气凝胶微球的微孔形成非常有利,可增大电化学活化表面,提高电化学性能。     

炭气凝胶微球的储电性能研究

采用间苯二酚与甲醛为原料,通过反相悬浮聚合,经超临界干燥和炭化成功制备了炭气凝胶微球(CA spheres),并以炭气凝胶微球为超级电容器的电极,采用恒流充放电法、循环伏安法与交流阻抗法测定了电极的储电性能。结果表明,制得的炭气凝胶微球可以作为超级电容器的电极,表现出良好的循环伏安特性,适用于多次充放电和大电流充放电,比电容可高达215 F/g。炭气凝胶微球的储电性能与合成条件、孔结构密切相关,最佳的制备反应条件为间苯二酚与催化剂摩尔比为200,间苯二酚-甲醛中间苯二酚的体积分数为50%及凝胶温度为85℃。     

用于超级电容器电极材料的球形炭气凝胶

以2,4-二羟基苯甲酸(D)和甲醛(F)为原料,碳酸钾(C)为催化剂,采用溶胶-凝胶和乳液聚合的方法合成出球形炭气凝胶。利用SEM、粒径分布和BET测试法对样品的形貌和孔结构进行了分析。以制备的球形炭气凝胶作为超级电容器电极材料,利用恒流充放电研究其电容特性,考察了干燥方式和n_D/n_C对比电容的影响。结果表明,超临界干燥下,n_D/n_C为100的样品具有467m²/g的比表面积,孔径主要分布在2.5nm左右,在充放电电流密度为50mA/g时的比电容可达142F/g,该电极具有较好的循环性能和功率特性.     

HMTA对炭气凝胶结构的影响

采用溶胶-凝胶法,以间苯二酚(R)和甲醛(F)为原料,无水乙醇作溶剂,六次甲基四胺( HMTA)作催化交联剂,通过常压干燥和高温炭化工艺制备炭气凝胶.考察了催化交联剂用量对炭气凝胶的比表面积和孔结构的影响,结果表明,炭气凝胶的比表面积随催化交联剂用量或间苯二酚与六次甲基四胺的摩尔比(R/H)的增大而减小,控制适宜的催化交联剂用量,可制得BET比表面积达685.9m2/g的炭气凝胶.     

炭气凝胶微球的制备及在锂离子电池负极材料中的应用

以间苯二酚和甲醛为原料,在催化剂和表面活性剂的作用下经溶胶-凝胶、超临界干燥、炭化等过程合成一种新型的炭气凝胶微球。采 用扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、低温氮吸附（BET）和充放电测试等表征了炭气凝胶微球微观形貌、结构和电化学性能。结果表明:炭气 凝胶微球具有纳米网络结构（孔径集中分布在3.5nm左右）,微球直径≤40μm,比表面积为555m²/g。电化学性能表现出很大的首次不可逆容量 损失,这主要与材料大的比表面积有关。但在首次循环后,具有良好的循环性能,循环20次后可逆充电容量为281mAh/g,循环效率达到100％ 。     

混合碱法甘蔗渣基活性炭的制备工艺研究

采用正交试验方法研究影响混合碱法制备甘蔗渣基活性炭性能的4种工艺因素：活化剂配比、料液比、活化温度及活化时间。结果表明,影响甘蔗渣活性炭吸附性能的工艺因素的强弱秩序为：活化时间、活化温度、活化剂配比、料液比;样品的亚甲基蓝吸附值随着活化温度的升高或活化时间的延长而呈先增后降的变化规律。其最佳工艺为：活化剂配比（KOH：NaOH）7．4：1、料液比1．18：1、浸渍时间24h、活化温度923K、活化时间0．42h。经优化工艺制得的甘蔗渣基活性炭样品的亚甲基蓝吸附值为12．7ml／0．1g,为活性炭国家标准（GB／T13803．4—1999）中一级品的1．4倍。     

炭气凝胶前处理对其负载PtRu催化性能影响

以间苯二酚和甲醛为原料,碳酸钠为催化剂制备了炭气凝胶,考察了浓硝酸处理时间对炭气凝胶结构及其负载PtRu催化剂甲醇电氧化催化性能的影响.结果表明经硝酸氧化处理后炭气凝胶表面含氧量增大、催化剂结晶状态良好、金属颗粒分散均匀;以浓硝酸氧化处理2 h的炭气凝胶为载体制备的PtRu/CAs具有最佳的甲醇氧化催化活性.     

酚醛树脂基微孔炭的制备及双电层电容特性

以热固性酚醛树脂为原料,采用CO2物理活化法制备双电层电容器,用高比表面积活性炭.由氮气吸附法测定活性炭的比表面积和孔结构,采用循环伏安、交流阻抗和恒电流充放电考察其在3000/KOH水溶液中的电容特性.结果表明,随着活化时间的延长,所得活性炭收率下降,比表面积、总孔孔容和质量比电容则不断增加;具有高比表面积和宽孔径分布的试样APF957质量比电容值最高,电流密度由50 mA/g提高到1000 mA/g时,其放电比电容由211.6 F/g降低到196.5 F/g,容量保持率达到9300/,显示出良好的功率特性.     

高比表面积椰壳活性炭的制备及其应用

以活性炭AC为原料,采用CO2活化法制备高比表面积活性炭,通过控制尾气中CO2含量间接控制活化反应速率,测试了以产品活性炭为电极材料的双电层电容器的充放电性能及循环伏安特性,并测定了以产品活性炭为吸附剂的CO2、CH4、N2、O2和H2的298K吸附等温线．实验结果表明,在控制尾气中C02含量小于10％,活化28h,所得活性炭（AC-28）比表面积为2587m^2／g,总孔容为1．47cm^3／g,较原料活性炭AC的相应数值分别提高33％和62％,以AC-28为电极材料的双电层电容器具有良好的充放电性能,电极比电容达171F／g,作为吸附剂,活陛炭AC-28对CO2的吸附量远远大于CH4、O2、N2和H2,具有吸附分离COJN2、CO2／O2及CO2／空气气体混合物中CO2的潜力。     

六钛酸钾晶须掺杂改性气凝胶的结构和性能

以六钛酸钾晶须（PTW）为遮光剂,掺入SiO₂气凝胶中降低气凝胶的热导率。研究偶联剂的种类和添加量、PTW掺入量对气凝胶热导率、密度和比表面积等性能的影响。采用X线衍射仪（XRD）、傅立叶红外光谱仪（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）对气凝胶进行表征。结果表明:0.5 mL KH550对10 g PTW进行表面改性后,将PTW按照质量分数28.57%掺入SiO₂气凝胶中可使其热导率降至0.023 55 W/（m·K）。PTW在气凝胶中保持原有的晶体结构,SiO₂仍保持无定形网络结构。     

Mangosteen peel-derived activated carbon for supercapacitors

This work reports the effects of activation temperatures on the porous development and electrochemical performance of activated carbons. Herein, activated carbons were prepared from the biowaste of mangosteen peel by using KOH activation at temperatures of 400, 600, and 800 ?°C. The results demonstrate that the specific surface area increases with increasing the activation temperatures in which the well-developed porous structure after KOH activation at 800 ?°C provides the highest specific surface area of 1039 ?m² ?g^?1. At 600 ?°C, the activated carbon delivers the highest specific capacitance value of 182 ?F ?g^?1 ?at a current density of 0.5 ?A ?g^?1 in 3 ?M KOH aqueous electrolyte. This is correlated well with its high micropore fractions (99%). Moreover, it was found that the activation temperature changes the major contribution of oxygen-containing functional group on surface of activated carbon, which is beneficial for the enhancement of the specific capacitance value of activated carbon at the temperature of 600 ?°C. This work suggests that the activation temperature is a key to optimizing the electrochemical performance of activated carbons. Overall, our activated carbons can be considered as a strong candidate for use as electrode materials in supercapacitors.     

制备条件对拟薄水铝石晶粒度与孔结构的影响

采用反应结晶法,以偏铝酸钠、硫酸铝为原料,制备了一系列拟薄水铝石样品．用X射线衍射、氮吸附脱附、扫描电镜等方法分析了制备条件对拟薄水铝石晶粒度与孔结构的影响．实验结果表明：拟薄水铝石的平均晶粒度随pH值、温度及老化时间的增加而增加;较低pH值或温度下生成无定形凝胶,较高的pH值或温度下生成了薄水铝石或β-三水铝石;温度升高与老化时间增加可分别有利于大孔的形成与整体孔数量的增加;晶粒度较大的单一拟薄水铝石样品,其表面积与孔容也较大．在 pH 值为8.6、反应温度75,℃及老化时间2,h 的优化制备条件下,拟薄水铝石具有单一晶相,平均晶粒度为4.58,nm,比表面积为342,m2/g,孔容为0.533,cm3/g,平均孔径约为3,nm,形貌如绒毛球状．     

介孔活性炭的制备及其高湿储甲烷性能

天然气是一种清洁能源,作为汽车代用燃料以及从天然气开采地到各用户单位之间的运输,都需要有效的存储技术.天然气水合物（NGH）能够降低甲烷存储的成本,而多孔材料孔内生成气体水合物能够有效提高储气密度,本研究目的是合成在孔内能够生成甲烷水合物的低成本高性能吸附剂.首先以农业废弃物玉米芯为原料,采用KOH活化法制备活性炭,其湿储甲烷最优合成条件为：在400,℃炭化30,min,碱炭质量比5∶1、850,℃活化1.0,h合成出C-8高性能活性炭,其孔容达到2.264,cm^3/g,比表面积为2 993,m^2/g,孔径分布主要集中在2～3,nm.合成的C-8是非常好的甲烷湿储吸附剂,在水炭比为3.68时在9.40,MPa下CH4达到最大吸附量为69.66%,是其干燥样品最大吸附量的3.25倍,并可以在较大压力范围内使存储的甲烷提供平稳的放气量,有望作为新型的甲烷水合物存储吸附剂应用于天然气汽车上.     

碱炭比对活性炭孔结构及电容特性的影响

以酚醛树脂为原料、KOH为活化剂制备双电层电容器用高比表面积活性炭．考察KOH与酚醛树脂炭的质量比对所制得的活}生炭的吸附性能、孔径分布和比电容的影响．实验结果表明,随着碱炭比的增大,所得活性炭的BET比表面积、总孔容积和中孔容积不断增大,碘吸附值和亚甲基蓝吸附值也不断增大,比电容则先增大后减小并在碱炭比为4时达到最大值74．2F／g．以这种高比表面积活性炭组装成的电容器具有良好的充放电性能和循环性能,既能在大电流下快速充放电也能在小电流下缓慢充放电。     

淀粉基活性炭的制备及在超级电容器中的应用

以淀粉为原料,分别采用H₃PO₄活化法和物理-化学复合活化法制备活性炭,并将制备的活性炭组装成超级电容器。研究了制备工艺对活性炭孔结构及电容特性的影响;通过氮气吸附和SEM方法表征了淀粉基活性炭的孔结构和表面形貌,通过循环伏安曲线、恒流充放电、交流阻抗实验考察了其电化学性能。结果表明,比表面积与比电容并没有线性关系;物理-化学复合活化法在温度为850 ℃、活化时间为2h条件下,制备的淀粉基活性炭比表面积为1438 m²/g,比电容为150 F/g。     

覆镍硅微通道板用于三维超级电容器的研究

采用无电镀方法在硅微通道板上制备镍,然后进一步通过化学液相沉积法,在其上面制备了氢氧化镍纳米晶体,获得了一种具有独特三维结构的Si-MCP/Ni/Ni(OH)2超级电容器.研究发现,制得的氢氧化镍晶体由许多纳米薄片组成,XRD图谱显示其具备α和β两种晶型.通过循环伏安和计时电位法对该超级电容器进行了性能测试.在放电电流为10 mA时,样品获得最大放电比容量,为2 150 F/g.在多次循环测试中,样品的稳定性良好.随着退火温度的升高,样品的容量下降.研究发现氢氧化镍的表面积减小是导致容量衰减的主要原因.由于该电容器有着巨大的比容量和良好的稳定性,该三维结构有望应用于二次电源和相关器件中.