黄豆渣基多孔炭的制备及其超高电容的研究

以废弃物黄豆渣为原料,采用KOH化学活化方法制备了氮掺杂的高比表面积多孔炭材料.通过N2吸附-脱附、SEM、TEM和XPS等方法表征了黄豆渣基炭材料的孔道结构和表面性质.以此炭材料为电极材料,分别以1mol·L-1 H2SO4和6mol·L-1 KOH为电解液组装成超级电容器,利用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗等电化学测试方法研究其电化学电容性能并详细阐释了其电容形成机制.结果表明,通过调节活化剂KOH与原料的质量比,可以得到不同比表面积和氮掺杂含量的炭材料,活化后的炭材料在1mol·L-1 H2SO4和6mol·L-1 KOH电解液中的电容值分别达到了410F·g-1和425F·g-1,且在氢氧化钾电解液中10A·g-1的大电流密度下,电容值仍能保持275F·g-1以上.     

三聚氰胺/石墨烯复合碳材料的制备及性能研究

制备具有高比表面积及良好导电性的含氮碳材料是提高超级电容器电化学性能的重要途径.文章将三聚氰胺甲醛树脂预聚体及十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)改性的氧化石墨烯(GO)复合,经水热反应、碳化及活化等步骤制备了三聚氰胺/石墨烯复合碳材料,通过XRD、BET、孔径表征、循环伏安法和交流阻抗等方法对碳材料的物相结构和电化学性能进行表征测试,研究复合碳材料的制备条件对电化学性能的影响.结果显示,碳材料以介孔为主,平均孔径为3.62 nm,比表面积为497 m2·g-1;在CTAB与GO质量比为1∶1,p H=9,条件下制得的复合碳材料,在6 mol·L-1KOH电解液中的质量比电容为113 F·g-1.     

δ-MnO_2的制备和电化学性能研究

通过常温下的液相-氧化还原法制备了层状δ-MnO2,用X射线衍射、热重分析、傅立叶红外光谱、扫描电子显微镜等对其物理性质进行了表征、并对其在1mol·L-1 LiOH和1mol·L-1 KOH电解液中的电化学性能进行了研究.实验结果表明,δ-MnO2在扫描速度为1mV·s-1的速度下,电容达到218F·g-1,甚至在扫描速率高达500mV·s-1时,仍表现出明显的氧化-还原性能,这表明该δ-MnO2具有大电流快速充放电的特性.     

聚合物共混法制备超级电容器用多孔炭材料

以酚醛树脂为前驱体,以聚乙二醇为致孔剂,采用聚合物共混法制备超级电容器用中孔炭电极材料. 采用N2吸附法测试了炭材料的比表面积和孔结构参数. 采用恒流充放电、循环伏安、交流阻抗等评价了其在1mol·L-1Et4NBF4/PC有机电解液中的电化学双电层电容性能. 结果表明,酚醛树脂和聚乙二醇等比例共混炭化制备的多孔炭的比表面积为618m2·g-1,中孔率为59.7%,比电容为32F·g-1,大电流性能和循环性能良好.     

超级电容器用氮/氧共掺杂多孔碳纳米材料的制备及性能研究

超级电容器作为一种新型的储能装置,而电极是决定超级电容器电化学性能的核心部件。在研究工作中,利用D-无水葡萄糖为碳源、三聚氰胺为氮源和NaHCO3为致孔剂成功合成了一种氮/氧共掺杂碳纳米材料用于高性能超级电容器。在电流密度为1 Ag-1时,电极材料的比电容可达165 Fg-1(6 M KOH电解液)。采用合成方法可以成功实现整个合成制备工艺过程中的无醛化,为电极材料的制备开辟了一条新型绿色的道路。     

层状氧化镍纳米片的制备及其电容特性

以十二烷基硫酸钠、苯甲醇和氯化镍溶液形成的层状液晶为模板,采用电化学沉积法制备层状氧化镍纳米片.运用X射线衍射(XRD)、能谱(EDS)、扫描电镜(SEM)和高分辨透射电镜(HRTEM)等手段对产物进行表征,并在6mol·L-1 KOH电解质溶液中通过循环伏安法、恒流充放电法和电化学阻抗法测定氧化镍纳米片的电化学电容性能.结果表明,层状氧化镍纳米片的比电容高,循环稳定性和导电性能较好,适宜用作电容器的电极材料.     

离子液体-三维石墨烯复合材料修饰电极的制备及其电容性能的研究

利用水热还原法制备了多孔三维石墨烯(3DGR),按不同质量比将其和离子液体(IL)[BMIM]PF_6混合后制备IL-3DGR复合材料,滴涂于玻碳电极(GCE)表面制备出相应的修饰电极(IL-3DGR/GCE).运用循环伏安法、交流阻抗法和恒电流充放电法测试了复合材料的电化学性能,考察其电容性能的优劣.结果表明3DGR与[BMIM]PF_6质量比为1∶125的复合材料的性能最佳.在1.0 mol·L~(-1)KOH溶液中,以0.15 m A·cm~(-2)电流密度进行1000次充放电循环测试,其最终比电容量为2.46m F·cm~(-2),容量保持率达82.02%,表现出较好的电容性能.     

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.     

中等比表面积高容量活性炭电极材料制备和表征

以天然高分子椰壳为原料,采用ZnCl2,预活化和CO2/水蒸气活化的二次活化法制备活性炭.用氮气吸附和傅里叶红外表征活性炭材料的比表面积,孔结构以及表面化学性质.结果显示,所制备的活性炭比表面积和孔径可调,中孔率为16.3%～36.9%.经首步活化的中间炭具有丰富的微孔和表面官能团,并随着第二步活化时间的增加逐渐分解,同时伴随着炭烧失率增加,导致比表面积、孔容和孔径的增大.以制备的活性炭作为电极材料,6 mol·L-1 KOH电解液构成模拟电容器.采用恒流充放电、循环伏安、交流阻抗等方法研究了其电化学性能.结果显示,含氧官能团增加了活性炭表面的润湿性,并对比电容的增加有较大的贡献;而炭材料的比表面积增加对比电容有负面影响.中等比表面积968 m2·g-1样品的比电容达到278 F·g-1,面积比电容高达29μF·cm-2.     

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.     

纳米K-OMS-5电极材料的制备与电化学性能

在25℃下,以KMnO_4、KOH和MnCl_2为反应物,利用液相氧化还原法制备δ-MnO_2,然后以所制备的δ-MnO_2和KOH为前驱体,在180℃水热下反应2d,合成纳米K-OMS-5(钾-八面体分子筛);分别采用X射线衍射光谱、扫描电镜和热重分析等物理方法对晶体结构、表面形貌及其热稳定性进行表征;用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗等电化学方法研究其电化学性能.结果表明,纳米K-OMS-5材料在相同的扫描速率或电流密度下比电容的大小关系为K_2SO_4Na_2SO_4Li_2SO_4,且在0.5mol·L-1 K2SO4电解液中的2 000次循环充放电中展现出了良好的循环稳定性,这或许为K-OMS-5材料在电化学电容器中的应用提供了一种有前景.     

氮化钒的制备及其电化学性能

以V2O5为原料,采用熔融水淬法制备V2O5干凝胶,经氨气程序升温还原V2O5得到VN粉体.通过XRD,循环伏安法、恒电流充放电和交流阻抗等方法对V2O5原料、干凝胶和VN的物相结构与电化学性能进行表征测试,研究VN的制备条件对电化学性能的影响.结果显示,V2O5原料经过熔融水淬处理后,晶体结构发生较大的变化.在空速为300 h-1、升温速率为2℃·min-1下,氨气还原V2O5制得的VN在1 mol·L-1的KOH碱性电解液中电化学反应电阻最小.当放电电流密度为0.25 A·g-1时,VN电极材料的比电容值达到74.2 F·g-1,且恒流充放电曲线对称性较好.     

水热法制备Co3O4及其超电容性能的研究

以硝酸钴为原料、尿素为沉淀剂、柠檬酸三纳为模板,用水热法制备了Co3O4,并采用循环伏安、恒流充放电等方法研究了样品的电化学性能.结果表明,Co3O4电极在6mol·L-1KOH溶液中、在0～0.4V电位范围内、电流密度为5mA·cm2时,单电级比电容可达900F·g-1.     

中孔炭的制备及其电化学电容性能研究

以正硅酸乙酯为模板硅源,间苯二酚和甲醛为炭源,通过溶胶一凝胶反应,制得中孔炭材料．采用SEM、XRD、N2吸附等温线研究了炭材料的形貌和结构;采用电化学工作站研究了炭材料的电化学电容性能．结果表明,炭材料为石墨化的无序结构,比表面积为1313m2·g-1,孔径约10nm．在6mol·L-1H2s04中表现出良好的电化学电容性能．当放电电流密度为0．05A·g-1时,炭材料的质量比电容为265F·g-1,其容量保持率达92．8％,具有良好的电化学稳定性和可逆性．     

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。     

Ag2O超级电容器的研究

用固相合成法制备Ag2O作为超级电容器材料,通过循环伏安与恒流充放电等测试手段对Ag2O电极及与作为负极的活性炭电极组成的电容进行分析.结果表明,在7mol·L-1KOH电解液中,Ag2O电极在0.15～0.35V(相对于Hg/HgO)的电压范围内表现出了法拉第电容特性.在不同电流密度下,电极比容量达427.3～554.9F·g-1,Ag2O/活性炭单体电容器比电容为42.5～61.65F·g-1.同时还对正极中Ag2O的含量及导电剂对Ag2O/活性炭单体电容器性能的影响进行了研究.     

纳米K-MnO_2嵌入化合物的制备与电化学性能研究

在冰浴条件下,以KMn O4、KOH和Mn Cl2为反应物,采用液相化学共沉淀法制备了层状δ-MnO_2宿主,然后以KOH为嵌入离子源,采用水热沉淀法,制备了纳米K-MnO_2嵌入化合物.分别采用X-射线衍射光谱和扫描电子显微镜等物理方法对试样的晶体结构和表面形貌进行表征;用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗等电化学方法研究其电化学性能.结果表明,纳米K-MnO_2嵌入化合物在1 mol·L-1的KOH、Na OH和Li OH电解液中发生了相互协同的氧化-还原反应和嵌入-脱嵌反应,在相同的扫描速率或电流密度下比电容的大小关系分别为KOHNa OHLi OH,在600次循环充放电中展现出了良好的循环稳定性,意味着这种嵌入化合物K-MnO_2是一种很有前途的水系混合超级电容器的正极材料.     

MCM-41负载Co3O4复合超电容电极材料的电化学性能

采用灌注法将硝酸钴Co( NO3)2·6H2O负载到介孔氧化硅MCM-41孔道内,经煅烧得到Co3O4/MCM-41-x(x表示四氧化钴Co3O4与MCM-41的质量比)复合材料.利用X射线衍射、透射电子显微镜、N2吸附-脱附、循环伏安和交流阻抗技术研究了材料的化学组成、结构特征及电化学性能.结果表明,该材料的比表面积为280～440 m2/g,孔体积为0.22～0.34 cm3/g.Co3O4的负载量、扫描速率以及电解液浓度对材料的电化学性能均有显著影响.当x=1.6、扫描速率为3 mV/s、电解液为6 mol/L KOH溶液时,材料比电容高达308 F/g,500次循环测试后比电容保留率为91.3％.     

掺杂石墨烯分子印迹传感器对色氨酸的手性识别

以掺杂了石墨烯纳米片的壳聚糖为功能基体,L-色氨酸为模板分子,利用恒电位沉积法制备对L-色氨酸具有手性识别功能的分子印迹传感器.采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等方法表征印迹膜的形成过程.探讨印迹传感器的电化学性能,并优化了最优检测条件.研究结果表明:石墨烯掺杂量为1mg.mL-1,沉积时间为300s,工作电压为+0.85V,溶液pH值为6时,所制备的石墨烯-壳聚糖印迹传感器具有良好的手性识别性能,且对L-色氨酸的浓度线性响应范围为0.17～25μmol.L-1,检测限(S/N=3)达0.04μmol.L-1.     

无机-有机杂化策略制备二维纳米碳材料及其电容性能研究

通过无机-有机杂化的方式,将葡萄糖插层到六水合氯化高铁层板间,采用一步碳化和酸刻蚀技术制备得到二维结构纳米碳材料。利用扫描电镜、透射电镜、热重分析仪、X射线衍射、拉曼光谱等表征方法对样品的微观结构和组成进行了分析。以6 mol/L KOH为电解液,采用三电极体系对所得的二维纳米碳材料进行电化学测试。结果表明,在0. 5 A/g电流密度下,所制备的二维碳材料质量比电容可以到达236 F/g,当电流密度上升到10 A/g,比电容依然能维持在201 F/g,比电容保持率为85. 2%,具有良好的倍率性能;同时该电极还具有优异的循环稳定性,经过1 000次充放电循环过程,比容量几乎无衰减。