超级电容器用热裂解炭黑电极材料的电化学性能研究

将废旧轮胎热裂解得到炭黑,采用氢氧化钾(KOH)为活化剂,通过高温活化、浓硝酸(HNO_3)酸化处理成多孔活性炭,制备超级电容器电极材料。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和氮气吸脱附对材料的微观形貌、晶体结构以及比表面积、孔径分布进行分析,并通过电化学工作站CHI660E对热裂解炭黑电极材料的电化学性能进行测试。结果表明:利用KOH活化以及浓HNO3酸化所制备的电极材料具有较好的电化学性能,其在0.5 A/g的电流密度下的放电比容量达到160 F/g,在20 A/g的电流密度仍然有127 F/g的放电比容量,容量保持率为79%,表现出较好的倍率性能。     

基于花瓣球形聚苯胺制备多孔炭的研究

以花瓣球形的聚苯胺(PANI)为前驱体,经炭化和KOH活化制备出球形结构的多孔炭.采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、低温N2吸脱附、X射线衍射(XRD)以及X射线光电子能谱(XPS)等分析手段对多孔炭的形貌、结构和元素组成进行表征,并探讨了炭化温度对多孔炭电化学性能的影响.结果表明:炭化和活化温度分别为750℃和850℃时,获得的多孔炭为直径约2μm的球形粒子,其比表面积高达2 496.6m2/g,并具有合适的多级孔结构分布.当电流密度为0.5A/g时,合成的多孔炭比电容值高达247F/g;当电流密度增大到20A/g时,比电容量仍有182F/g,表现出优良的倍率性能;在电流密度为10A/g的条件下,经1 000次恒电流充放电循环后,其比电容量保持率为102%.     

树叶基多孔碳材料的制备及其电化学性能研究

开发了一种简单、经济、环保、利用生物质快速生产具有优良电化学性能的碳材料的方法。利用梧桐树叶作为生物质原料制备多孔碳材料,对其结构、形貌和电化学性能进行分析和测试。结果表明:以梧桐叶为原料,碱碳比为3,活化温度为800℃,活化时间为2 h时,制备的多孔碳材料具有大的BET比表面积,其值为2 178 m2/g,孔径分布为2.5 nm,比电容达到304 F/g。当电流密度由0.25 A/g增加至20 A/g时,样品的容量保持率为82.6%。以树叶为原料制备的多孔碳材料展示出高电容和优异的倍率特性,有望在超级电容器等领域得到重要应用。     

黄铁矿型FeS2纳米微球的制备及其超级电容性能研究

采用简单的溶剂热法, 一步合成黄铁矿型FeS₂纳米微球, 并研究其作为超级电容器电极材料的电化学性能。用 X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和氮气吸脱附法表征材料的结构和形貌, 通过循环伏安(CV)、恒电流充放电(GCD)和电化学交流阻抗(EIS)测试材料在3种常见电解液(6M KOH, 6M NaOH和1M Na₂SO₄)中的超级电容性能。结果表明, 产物为均匀的黄铁矿型FeS₂纳米微球, 直径为300~600 nm, 均呈现明显的赝电容特征。电解液为KOH时, 比电容最高, 电流密度为2 A/g时, 比电容达到732.9 F/g; 电流密度增大到20 A/g时, 比电容仍能达到307.1 F/g。容量保持率为41.9%, 表明所合成的FeS₂纳米微球是一种优异的超级电容器电极材料。     

层状结构α-Ni(OH)_2/膨胀石墨纳米复合材料及其电化学性能

以层状膨胀石墨为模板,采用化学浴沉积法首次制备了α-Ni(OH)2/膨胀石墨(α-Ni(OH)2/EG)层状结构的纳米复合材料,分别利用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射测试其表面形貌及结构.利用热重分析来检测α-Ni(OH)2在复合材料中的负载量.使用循环伏安和恒流充放电测试等表征其电化学性能.结果表明,制备的α-Ni(OH)2/EG纳米复合材料表现出了优异的电化学性能:在6mol/L KOH电解质溶液中的比电容达到1 180F/g(0.5A/g的电流密度),对应的有效α-Ni(OH)2比电容高达1 920F/g;同时,该复合材料在10A/g的大电流密度下依然能保持较高的比电容(585F/g).优秀的循环稳定性能进一步保证了其成为超级电容器电极材料的合适选择.     

SnO_2-NiO多孔纳米纤维负极材料的电化学性能

通过静电纺丝包含聚丙烯腈(PAN)、SnO_2和NiO前驱体的溶液及其随后的煅烧过程制备出SnO_2-NiO多孔纳米纤维.使用XRD、SEM、TEM、氮气吸附脱附、循环伏安测试以及充放电测试对制备的多孔纳米纤维的形貌、晶体结构、孔结构以及电化学性能进行测试,结果表明:多孔纳米纤维由四方相SnO_2和立方相NiO纳米粒子构成,纳米粒子的尺寸为~5nm,纳米粒子之间孔隙为~5nm;SnO_2-NiO多孔纳米纤维具有良好的电化学性能,在50mA/g的电流密度下循环100圈后,其可逆容量保持在637mA·h/g,未出现明显的容量衰减现象,电流密度提高至800mA/g,其可逆容量仍有505mA·h/g,其良好的电化学性能是因为其具有多孔的一维纳米结构.     

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.     

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。     

玉米面衍生的三维孔碳电极材料的绿色合成与超级电容器性能

为了获得性能优异的超级电容器电极材料,选择廉价的玉米面作为碳前驱体,利用简单的硬模板方法,以容易水洗去除的碳酸钠为大孔模板、氢氧化钾为活化试剂,制备了兼具大孔、介孔和微孔的三维分级孔碳材料.分别采用扫描电镜、氮气吸附脱附、恒流充放电、循环伏安及交流阻抗等测试方法,对材料的形貌、孔结构和电化学储能性能进行表征.结果表明:所得孔碳材料具有良好的分级孔结构特点,其比表面积高达1 365.2 m2/g.电流密度为0.5 A/g时,比电容高达245 F/g;电流密度为20 A/g时,电容量保持率为93.5%.在5 A/g的电流密度下,循环10 000圈后,电容量仍能保持在97.3%.组装所得对称超级电容器的能量密度和功率密度分别达到29.2 W·h/kg和500.6 W/kg,说明该孔碳材料在超级电容器方面具有很好的应用前景,合成方法成本低、绿色环保,预计能够在大规模制备三维孔碳基纳米材料方面得到广泛应用.     

功能化多孔碳纳米球的制备及电化学性能

以聚吡咯(PPy)纳米球为前驱体,经1 000℃高温炭化后,采用KOH在750℃进行活化制备多孔碳纳米球(PCS),并利用对巯基苯胺(PATP)与PCS进行溶剂热反应对PCS进行功能化处理,制备了高密度的功能化多孔碳纳米球(PATP-PCS).结果表明,经过PATP功能化之后,低密度的多孔炭材料转变为高密度的功能化炭材料.PATP-PCS的体积电容在0.5 A/g时可达183.63F/cm~3;当电流密度增大到20 A/g时,体积电容仍有123.14F/cm~3,显示出优异的倍率性能;在电流密度为10A/g的条件下,经过3 000次恒流充放电循环后,其循环寿命高达94.7%,表明了突出的循环稳定性.     

Preparation of mesoporous MgO-templated carbons from phenolic resin and their applications for electric double-layer capacitors

Mesoporous carbons were synthesized using thermoplastic phenolic resin (PF) as carbonaceous precursor and magnesium citrate as template precursor. Pore structure was determined as ink-bottle-like geometry through TEM, N2 adsorption analysis combined with TG curves. The porous carbons prepared were then applied as electrode material for electric double-layer capacitors. The capacitor performance was examined in 30 wt% KOH aqueous solution by cyclic voltammetry and galvanostatic charge/discharge measurements. The carbon prepared with MgO/PF mass ratio of 8/2 had a BET surface area of 1920 m² g^?1 and exhibited a capacitance of 220 F g^?1 at a current density of 50 mA g^?1. Besides, the carbon with the ratio of 4/6 had the optimize proportion of mesopores, which ensures its good rate performance that up to 98.3%, expressed as the ratio of the capacitance measured at 1000 mA g^?1 against that at 50 mA g^?1.     

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.     

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.     

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。     

球形多孔氧化钴/碳复合材料的制备及电容性能研究

采用水热合成和煅烧制备氧化钴/碳(Co3O4/C)复合材料,通过SEM、XRD、N2吸附实验等对该材料进行表征.制备的Co3O4/C复合材料为5μm大小,孔径约为30nm的多孔球形结构.在6mol/L的氢氧化钾溶液中进行电化学测试.结果表明,Co3O4/C复合材料具有良好的电容性能.在电流密度为1A/g时,比电容为143F/g.此外,Co3O4/C复合材料还表现出良好的循环稳定性,在1A/g的电流密度下,充放电循环1000次后,比电容保持率为77.8%.     

氢氧化钾活化法制备淀粉活性炭电极材料

以KOH为活化剂、氧化交联淀粉为原料制备了超级电容器用电极材料.最佳工艺条件是:活化温度850℃,活化保温1.5 h,碱炭质量比为2∶1.在该条件下制备的淀粉活性炭具有较高的比表面积(1 493.9 m2/g)和高比容量(218 F/g).通过氮吸附表征其孔结构.以其作为电极材料组装在模拟超级电容器中进行充放电性能和循环伏安法测试,在300 mg/g KOH水系电解质溶液、较高电流密度下,最佳制备工艺条件下所制备的活性炭表现出较好的电容特性.     

MOF基多孔炭的制备及其在超级电容器中的应用

金属有机框架材料(MOFs)由于其具有较高的比表面积,可调节的孔隙结构,以及结构、功能多样性,使其作为前驱体在电化学等方面具有广阔的应用前景.采用水热法合成了金属有机框架材料[Zn₃(bpdc)₃(bpy)]·2DMF·4H₂O](ZBB),并以此为前驱体,通过炭化-活化法制备了多孔炭ZBBC-T-A,研究了不同炭化温度,不同的炭碱比对多孔炭微观结构及电化学性能的影响.结果表明:多孔炭ZBBC-800-1∶3是以微、介孔为主,且最大比表面积达2 294.6 m² ·g^-1;以6 mol·L^-1 KOH为电解液,在电流密度为1 A·g^-1时,其比电容为304.8 F·g^-1;电流密度从1 A·g^-1增加到10 A·g^-1时,电容损失率为21.26%;在1 A·g^-1的电流密度下,经过5 000次循环后,电容保持率为95.85%.其能量密度为8.06 Wh·kg^-1.     

Bimetallic-organic coordination polymers to prepare N-doped hierarchical porous carbon for high performance supercapacitors

Single metal-organic coordination polymers have limited functions as precursors for porous carbon electrode materials.The construction of bimetallic organic coordination polymers can effectively utilize the advantages of each single metal-organic coordination polymer to improve the performance of the derived carbon materials.Herein,High performance nitrogen-doped porous carbon(BC_(Fe–Ni))have been produced by directly carbonizing bimetallic organic coordination polymers formed by 4,4'-bipyridine(BPD)reaction with Fe Cl_3and NiCl_2.The BC_(Fe–Ni) exhibits high nitrogen content(12.66 at%),large specific surface area(1049.51 m~2g~(-1))and hierarchical porous structure,which contributes to an excellent gravimetric specific gravity of 320.5 Fg~(-1)and 108%of specific capacitance retention after 10000 cycles.The BC_(Fe–Ni)assembled symmetrical supercapacitor shows an energy density of 18.3 Wh kg~(-1)at a power density of 350 W kg~(-1).It is expected that the as-prepared N-doped porous carbon derived from bimetallic-organic coordination polymer is a promising electrode material for high performance energy storage devices.