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.     

超级电容器用活性炭电极的制备及电化学性能研究

以石油焦为原料,采用KOH活化法制备比表面积为2 170 m^2/g的高比表面积活性炭,采用该材料作为电极材料,组装成超级电容器,并对它进行了恒电流充放电实验、循环伏安实验和交流阻抗等实验,结果表明,制备的活性炭作电极材料组装的电容器具有良好的电化学性能.     

煤与椰壳共活化活性炭材料的制备与性能研究

采用烟煤、椰壳为原料制备活性炭,活化剂为KOH,活化温度为800℃。活性炭的结构和形貌采用N2吸附、扫描电子显微镜(SEM)进行表征,并以其作为超级电容器电极材料进行电化学性能测试,包括恒流充放电、循环伏安和交流阻抗测试。结果表明:煤和椰壳共活化制备活性炭具有一定的协同作用,所制备的活性炭具有高的比表面积(682 m2/g),比电容高达198 F/g,并且具有优良的充放电可逆性以及低的阻抗。     

表面含氧官能团对活性炭电化学性能的影响

采用浓硝酸对椰壳活性炭和各壳活性炭进行液相氧化改性后，制成了以KOH为电解液的超级电容器的炭电极，研究表面含氧官能团在碱性电解液中对电容器电极的电化学性能的影响．运用低温N2吸附、XPS和FTIR表征活性炭孔结构和表面性质．研究结果表明，氧化后活性炭的比表面积和孔容降低，表面含氧量增大．且经硝酸氧化后炭表面的含氧官能团含量发生了变化，即在内酯基的含量减少的同时，羟基、羰基和菝基的含量增加，其中羟基含量的增幅最大．在50mA／g电流密度下经过100次充放电循环，氧化后的椰壳活性炭和杏壳活性炭质量比电容分别达到193 F/g和150F／g，均比氧化前提高了30％以上．由XPS的分析结果判断，羟基对电极比电容提高的贡献最大．同时，在大电流充放电时，氧化后炭电极的比电容的衰减率明显低于氧化前．     

(NiO+CoO)/活性炭超级电容器电极材料的制备及其性能

以表面包覆7%Co(OH)2的球形Ni(OH)2为原料,在450℃热分解得到(NiO CoO)粉末,将其与活性炭(AC)按不同质量比混合均匀,得到超级电容器用(NiO CoO)/AC 复合电极材料.采用扫描电镜(SEM)、X 射线衍射(XRD)、热重分析(TG)等方法对样品进行物理性能测试,用循环伏安(CV)法研究不同配比的(NiO CoO)/AC复合电极在6mol/L KOH 电解液中的电化学性能,并对复合电极材料模拟电容器与活性炭模拟电容器进行恒流充放电测试.研究结果表明在6 mol/L KOH电解液中,当复合材料中的(NiO CoO)质量分数为6%时,所制备的单电极比电容量最大,为240 F/g,比纯活性炭电极的比电容(约160 F/g)提高50%;复合电极模拟电容器具有较好的可逆性和电化学性能.     

稻草秸秆基活性炭的制备及其电化学性能

以稻草秸秆为原料,在N_2气氛下,采用预碳化-碱活化的方法制备了活性炭材料,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、N_2吸附-脱附等手段进行表征.结果表明,当活化温度为700℃时,制备的活性炭比表面积为2 743 m~2/g.将其用于超级电容器的电极材料显示了较好的性能,当电流密度为5 A/g时,比电容可达到380 F/g,循环充放电1 000次后,比电容值约为首次比电容的85%,具有较好的循环稳定性.     

活性炭电化学性能与液相吸附性能间的关系

表征了以典型商品活性炭及几种自制掺锰活性炭为原料制备的双电层电容器电极的循环伏安及定电流充放电特性,测定了活性炭对KOH水溶液中钾离子的吸附等温线,并根据拟合的Temkin方程计算了在KOH水溶液(w=30%)中活性炭对钾离子的平衡吸附量,在此基础上关联了活性炭对电解质的平衡吸附量与电化学性能之间的关系。结果表明:活性炭电极的比电容量随其对电解质平衡吸附量的增大而增大,平衡吸附量与比电容量成较好的线性关系,线性相关系数为0.970 5。     

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。     

活化剂添加量对石油焦基活性炭电极材料电化学性能的影响

以高硫石油焦为原料,采用KOH为活化剂,在800℃条件下通过改变料剂比制备石油焦基电化学电容器的电极材料。通过XRD表征活性炭的结构,采用恒流充放电、循环伏安、交流阻抗等表征材料的电化学性能,主要考察活化剂KOH的添加量对电化学性能的影响。实验结果表明,当KOH添加量为高硫石油焦质量的3.5倍时,制备的活性炭电化学性能最优,电流密度为1 A/g时,比电容达到191.45 F/g,电流密度扩大6倍后,容量保持率仍达到82.16%,该材料的内阻仅为0.3 Ω,能承受高功率放电。经过2 000次循环后,比电容依然达到191.13 F/g,库伦效率高达99.88%。     

PAN基凝胶聚合物电解质超级电容器的研究

制备了PAN基凝胶聚合物电解质及PAN基凝胶聚合物超级电容器.采用交流阻抗法测量了凝胶聚合物电解质的离子电导率.采用交流阻抗、循环伏安、恒流充放电等测试方法研究了凝胶聚合物电解质超级电容器的性能,并对交流阻抗谱进行了模拟分析.结果表明,PAN基凝胶聚合物电解质的电导率在室温下可达7.54m s.cm-1,以活性炭为电极材料,内聚合的方式制备的PAN基凝胶聚合物电解质电容器的工作电压可达2.5V,内阻为8.92-12.6Ω.cm2,比容量达20.6 F/g(i=0.5 mA/cm2).     

冷压压力对镍基超级电容器电极材料电化学性能的调控

采用粉末压片法,以泡沫镍为集流体,制备镍基超级电容器电极材料.在冷压压力为2～10 MPa时,采用扫描电镜观测样品的微观结构,以KOH溶液作为电解液,测试样品的循环伏安、恒流充放电、交流阻抗等电化学性能.研究结果表明:冷压压力对镍基超级电容器电极材料循环伏安特性、恒定电流充放电和交流阻抗的调控有积极的意义.     

凝胶聚合物电解质MnO2/AC电容器的研究

采用液相氧化法制备了MnO2超级电容器电极材料,以MnO2为正极材料,活性炭(AC)为负极材料,丙烯腈作聚合物单体,碳酸二甲酯(DMC)与碳酸乙烯酯(EC)的混和液作增塑剂,高氯酸锂为支持电解质,采用内聚合法制备PAN基凝胶聚合物电解质MnO2/AC混合电容器.通过循环伏安、交流阻抗、恒流充放电等测试方法对混合电容器的电化学性能进行了测试.结果表明:混合电容器的工作电压为2.5 V,比容量为27.3 F/g(i=0.5 mA/cm2),比同电解质体系的AC/AC电容器提高约48.21%.     

油茶壳基活性炭的微波制备及其对U(Ⅵ)的吸附

以油茶壳为原料,氯化锌为活化剂,采用微波活化制备油茶壳基活性炭。通过测定活性炭的碘吸附值,探究了氯化锌活化剂质量浓度、微波辐照时间、活化剂浸渍时间对所制备活性炭吸附性能的影响;并将制得的最优活性炭进行铀吸附实验,通过扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)、能谱分析(energy dispersive spectrometer,EDS)、傅里叶红外光谱分析(Fourier transform infrared spectrometer,FTIR)对油茶壳基活性炭进行表征,探讨其吸附铀的机理。实验结果表明:采用700 W的微波功率,当氯化锌活化剂质量浓度为300 g/L,活化剂浸渍时间为24 h,微波辐照时间为90 s时,所制得油茶壳基活性炭碘吸附值为769.9 mg/g;在溶液pH=6、初始铀质量浓度为5 mg/L、油茶壳基活性炭投加量为1 g/L、吸附时间为6 h时,油茶壳基活性炭对铀的吸附率为98.75%,铀的吸附量为4.94 mg/g。油茶壳基活性炭对U(Ⅵ)的吸附是一种以物理吸附、活性炭表面的-COOH、-OH等官能团与铀酰离子的络合作用并存的吸附方式。     

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.     

聚乙烯醇-氢氧化钾-硫氰酸钾凝胶电解质在超级电容器中的应用研究

制备了一种具有氧化还原活性的聚乙烯醇-氢氧化钾-硫氰酸钾(PVA-KOH-KSCN)凝胶电解质,用于活性炭超级电容器的研究.利用循环伏安法、恒电流充放电、交流阻抗谱等电化学测试方法进行表征.结果表明,KSCN的引入提高了电解质的电导率和电极的电容.在相同电流密度时,以PVA-KOH-KSCN为凝胶电解质的超级电容器电极比电容比以PVA-KOH为凝胶电解质的提高了约73%,达到209.48F/g,此外,超级电容器还表现出良好的循环稳定性.     

柚皮活性炭/纳米Fe_2O_3的制备及其在超级电容器中的应用

具有高比表面积和低成本的活性炭是理想的超级电容器电极材料,但其作为电极材料时与金属氧化物电极相比电荷储存能力有所不足,因此通过对活性炭进行改性以提高其比电容成为研究焦点.以柚皮为碳源、硝酸铁为铁源制备柚皮活性炭/纳米Fe_2O_3复合材料,并通过系统表征研究其形态、结构和电化学性能.结果表明:引入纳米Fe_2O_3提高了活性炭的电化学性能,在电流密度为1A/g时,活性炭的比电容为159.6F/g,而复合材料的比电容增至276.0F/g;此外在对称超级电容器中,360W/kg功率密度下的复合材料获得了9.39Wh/kg的能量密度.     

掺锂聚苯胺/活性炭超级电容器电极材料的制备及电性能

采用苯胺在改性活性炭表面原位聚合的方法,合成了掺锂的超级电容器用聚苯胺/活性炭复合电极材料.用扫描电镜（SEM）研究了掺杂前后该复合材料的形态.在6mol/LKOH溶液中,以Hg/HgO电极为参比电极对电极材料进行循环伏安、恒流充放电、交流阻抗等电化学性能的测试,考察了掺杂锂盐后作为超级电容器的电极材料的电极性能.结果表明,掺杂锂盐后的复合电极材料的比容量有很明显的提高,由未掺杂锂时的372F/g提高到466F/g。多次循环充放电后电容量的保留率也得到显著的提高。     

钴镍基二元超级电容器电极材料的电化学性能

以泡沫镍为集流体,采用压片法,在8MPa压力下制备钴镍基一/二元超级电容器电极材料.通过电化学工作站测试样品的循环伏安、恒流充放电和交流阻抗等电化学性能.研究结果表明,钴镍基二元超级电容器电极材料的综合电化学性能高于相应的一元电极材料.     

活化剂种类对活性炭结构及性能的影响

以石油焦为前驱体,分别以KOH,NaOH,K2CO3和Na2CO3为活化剂通过化学活化制备活性炭,采用振实密度仪和全自动N2吸附仪研究活性剂对活性炭结构的影响,并以制备的活性炭为电极材料,l mol/LEt4NBF4/PC为电解液组装模拟电容器,采用LAND快速采样电池测试仪和电化学工作站考察不同活化剂对活性炭电化学性能的影响.研究结果表明:KOH具有最强的活化能力,其活化制备的活性炭具有较高的微孔含量和发达的孔隙结构,比表面积达2 362m2/g,孔容达到1.263 cm3/g,以其作电极材料,表现出良好的电容行为,质量比容量最高达到128.0 F/g,随着活化剂碱性的降低,活化能力大幅度降低,制备的活性炭比表面积和孔容急剧减小,K2CO3和Na2CO3不适合用作活化石油焦制备活性炭的活化剂.     

壳聚糖水解技术对超级电容器电极材料性能的影响

壳聚糖是一类具备天然氮元素的海洋生物质,可作为制备超级电容器的前驱体,但溶解性质限制了其反应均匀性。本研究以壳聚糖为原料,利用自主研发的水解法制备壳寡糖均相溶液,作为前驱体制备超级电容器电极材料。实验采用了三电极体系对该电极材料多性能进行表征,包括循环性能、阻抗、元素分析、SEM、TEM、XRD等,探讨了水解工艺对电极材料综合性能的影响,并且与出发原料壳聚糖进行对比。结果表明：壳寡糖电极材料性能有了明显的提升,在电流密度为0.5 A g-1时比电容高达227.5 F g-1,具有优秀的循环稳定性,1000圈循环后比电容仍未有明显下降,且电极的膜阻抗和电荷转移电阻较小,说明该工艺制备的壳寡糖具有很好的超级电容器方面应用前景。