聚苯胺修饰活性炭电极的电化学性能

有机体系下,采用循环伏安法(CV)在活性炭电极表面电聚合聚苯胺制备聚苯胺/活性炭复合电极,通过循环伏安、恒流充放电和电化学交流阻抗谱(EIS)测试了电极的电化学特性,结果表明,聚苯胺/活性炭复合电极具有良好的电容行为,在-1.0～1.5V参比极为Ag/AgCl,测试区间内具有较大的电化学容量,电极比电容高达276F·g-1,较活性炭电极的比电容92F·g-1有了很大提高.并且交流阻抗法测得活性炭电极的电荷转移电阻Rct为4.9Ω,而复合电极Rct仅2.4Ω.1000次充放电测试后,复合电极比电容仅衰减15.7%.由此表明,在有机体系下聚苯胺/活性炭复合电极是一种具有良好循环寿命和高比电容的复合电极材料.     

碱处理对剑麻基活性炭电化学性能的影响

采用剑麻制得生物质碳材料,取部分所得碳材料进行碱处理．借助X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等对材料的结构和形貌进行了表征,并采用三电极体系,通过恒流充放电、循环伏安等方法,对该碳材料的充放电特性和比电容进行考察．恒流充放电测试结果表明,在电流密度为1A·g-1时,未经碱处理样品的电极放电比电容为231．85F·g-1,而经碱处理的样品则增至290．35F·g-1;在其它电流密度下,经碱处理样品的电极放电比电容总是大于未经碱处理的样品,经1000次循环后,样品比电容有所增加,经碱处理的样品具有更好的循环稳定性,且碳碱质量比为7：1时,比电容达到最大．     

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.     

新型碳微球制备和电化学性质研究

以氨水作为催化剂,间苯二酚和甲醛为前驱体制备单分散酚醛(resorcinolformaldehyde,RF)树脂微球和碳微球.采用循环伏安法、电化学交流阻抗和恒电流充放电等方法对由RF树脂得到的碳微球的电化学性能的测试表明,其可以作为超级电容器电极材料.在扫描速率为1mV·s-1时,比电容为175.9F·g-1,电阻为0.5Ω,循环500圈后仍保持94.4%的电容量,具有优异循环寿命.结果表明,由酚醛树脂制备的单分散碳微球作为超级电容器的电极材料具有降低离子运输阻力和提高超级电容器稳定性的功能.     

石墨烯基聚苯胺水凝胶的电化学性能研究

通过两步溶液自组装方法,制备了具有三维多孔网络结构的石墨烯基聚苯胺复合水凝胶(PR-x),并通过SEM、XRD、FT-IR、Raman、XPS等表征手段对样品的微观形貌和结构组成进行了表征分析.结果表明,聚苯胺均匀地负载于三维多孔石墨烯网络骨架,且能够显著抑制石墨烯的团聚现象.研究了石墨烯基聚苯胺复合水凝胶电极的电化学性能.当聚苯胺质量分数为75％,电流密度为1 A·g-1时,比电容为762.8 F·g-1;当扫描速率从5 mV·s-1增加到50 mV·s-1时,倍率保留率高达77％,经过3000次恒电流充放电后比电容保留率仍高达89.27％.该石墨烯基聚苯胺复合水凝胶电极作为超级电容器表现出优异的放电容量、倍率性能和循环稳定性,具有一定的潜在应用价值.     

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.     

1.7V活性炭基K_2SO_4水系超级电容器

1种以K2SO4水溶液作为电解液的高电压对称型活性炭基超级电容器.采用循环伏安法、恒电流充电/放电、电化学阻抗谱和循环稳定性等电化学方法研究了其电化学性能.结果表明,该电容器的工作电压为1.7V,在电流密度为0.25A·g-1时,单电极比电容高达156F·g-1,在功率密度为213 W·kg-1时能量密度达到38Wh·kg-1(以正负极活性物质的总质量计),等效串联电阻为1.92Ω,3 600s后的漏电流是0.36mA,在400次充放电循环中库伦效率接近100%.该研究结果表明中性的K2SO4水系电解液对探索一种新型高能量密度的超级电容器提供了一种新的可能.     

α-Co（OH）2的制备及其电化学性能研究

以CoCl2·6H2O和NH3·H2O为原料,室温下采用直接沉淀法成功制备了α-Co(OH)2.用红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)表征了产物的结构和形貌;用循环伏安、恒电流充放电等测试方法对其性能进行了研究.结果表明,该产物表现出优良的电化学性能,单电极比电容可达890 F·g-1,有望成为超级电容器的电极材料.     

氢氧化镍纳米片的制备及其超电容性质

以乙醇为溶剂,氨水作为沉淀剂,制备出了氢氧化镍纳米片.用X射线衍射仪和场发射电子显微镜(FESEM)表征了产物的形貌和结构,结果表明所得产物为厚约30 nm直径200～400 nm的纳米薄片.将所制备的氢氧化镍纳米片制成电极,用循环伏安、恒电流充放电测试和交流阻抗等方法测试表明,氢氧化镍纳米片具有良好的超电容性质,其单电极比容量最高达到1 338 F.g-1.     

Ag2WO4超级电容器电极材料的电化学特性

以Ag_2WO_4为电化学活性材料,采用压片法制备超级电容器电极材料.通过X射线衍射仪、扫描电镜、电化学工作站等实验方法,辅以密度函数理论(DFT)计算,对Ag_2WO_4电极材料进行表征.K~+离子嵌入Ag_2WO_4晶体在循环伏安模式下比电容最大能够达到1 344.7F·g~(-1);在恒流充放电模式下最大可达到182.0F·g~(-1).实验结果表明:基于K~+离子嵌入/脱嵌机制的Ag_2WO_4电极材料在1 M KOH电解液中可展现良好的循环伏安、恒流充放电以及交流阻抗等电化学特性,具有较高的充放电循环稳定性和比电容保持率.     

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.     

聚苯胺纳米纤维@还原氧化石墨烯纳米卷复合材料的制备及其在超级电容器中的应用

针对聚苯胺作为赝电容超级电容器电极材料时存在循环稳定性差的问题,设计利用还原氧化石墨烯纳米卷包裹聚苯胺纳米纤维.采用高沸点有机溶剂辅助冷冻干燥法制备了聚苯胺纳米纤维@还原氧化石墨烯纳米卷复合材料,利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、能谱分析仪、傅里叶变换红外光谱以及X-射线衍射等对该复合材料的形貌、组成和结构进行表征,并采用循环伏安、恒流充放电、电化学阻抗等方法对其电容性能进行研究.结果表明,利用高沸点有机溶剂辅助冷冻干燥法能够成功将聚苯胺纳米纤维包裹进氧化石墨烯纳米卷中,最终将氧化石墨烯还原后得到聚苯胺纳米纤维@还原氧化石墨烯纳米卷复合材料;该复合材料经过5 000次循环充放电后电容量保持率达到75%;当复合材料中的聚苯胺纳米纤维质量分数为67%时,该复合材料在2.2A/g的电流密度下,质量比电容达到639F/g,表现出优异的电容性能.     

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.     

纳米层状二氧化锰的制备及电化学性能研究

以KMnO₄、NaOH和MnCl₂为原料,在室温下采用液相氧化还原法制备了层状二氧化锰电极材料.分别采用X-射线衍射、扫描电子显微镜和N₂吸附-脱附等方法对材料试样的晶型结构、表观形貌和比表面积等物理性能进行了表征; 采用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗等电化学方法研究了材料试样的电化学性能.研究结果表明:所制备的层状二氧化锰为纳米材料,比表面积为89 m·g,在0.5 mol·LLi₂SO₄水系电解液中比电容为96.7 F·g,等效串联电阻为1 Ω,漏电流为0.24 mA,800次循环前后具有良好的循环稳定可逆性.     

石墨烯/碱式氯化锌复合材料的制备及电化学性能分析

基于碱式氯化锌优异的半导体性能和石墨烯突出的导电性以及机械性能,利用机械化学法在室温下制备了石墨烯/碱式氯化锌复合材料,探索其电化学性能.循环伏安和恒流充放电测试研究表明:当扫描速率为5mV/s时,比电容最大为30.5F/g;当扫描速率为80mV/s时,电极材料出现极化现象,导致峰凸增加,比电容增大;当充放电电流密度为0.1A/g时,充放电时间最长,且循环性能较好.     

电极活性材料Li4Ti5O12的制备及电化学性能

以LiNO3和TiO2为初始反应物,固相法合成了Li4Ti5O12(M1). X射线衍射实验结果表明,所得粉体为较纯的尖晶石结构的Li4Ti5O12复合氧化物. Li4Ti5O12电极以35 mA·g-1电流密度恒流充放电,首次放电容量达到170 mAh·g-1,接近理论容量,首次充放电效率为92%. 其在大电流密度下充放电性能良好,以175, 350, 875 mA·g-1的电流密度放电,放电容量分别达到了151,140,115 mAh·g-1;与传统方法使用LiOH和TiO2固相合成的Li4Ti5O12(M2)加以比较,3个倍率下的放电容量分别提高了约5%,10%和26%. 循环伏安曲线表明:M1电极电位极化小,可逆性好,电极电化学活性高;M1电极嵌入/脱出锂后交流阻抗测试表明其电化学反应阻抗分别为16和20 Ω.     

溶剂热法合成玉米棒状Co3O4及其电化学电容性能

采用溶剂热法制备了玉米棒状的Co3O4.借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等对Co3O4的结构和形貌进行了表征,结果表明,产物由Co3O4纳米颗粒构成,并形成明显的棒状结构.循环伏安法、恒流充放电及循环寿命等电化学测试表明,所得Co3O4电极在4mol.L-1电解液中具有较好的电化学电容特性,0.5A.g-1电流密度下的单电极比容量可达310.5F.g-1,且经700次循环后,比电容衰减约为10%,库仑效率接近100%.     

兰炭基活性炭材料的制备及其电化学性能

以兰炭为原料,KOH为活化剂,利用微波辐射对兰炭进行脱氢、炭化、活化制备活性炭材料.采用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR),透射电子显微镜(TEM)等手段对材料的结构和形貌进行表征.通过恒流充放电、循环伏安(CV)对材料的电化学性能进行测试.结果表明:兰炭基活性炭用于锂离子电池负极材料具有优异的循环稳定性和良好的库伦效率.材料在充放电电流密度为200mA·g-1时,首次放电比容量达1 850mAh·g-1,循环60周后容量仍然保持在713.8mAh·g-1.     

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.     

二氧化锰电化学电容器电极材料的研究

用化学共沉淀法制得MnO2电化学电容器电极材料,采用X射线衍射（XRD）、红外光谱（IR）、X射线光电子能谱（XPS）、循环伏安（CV）、恒电流充放电和交流阻抗测试对该材料的晶体结构、化学成分及电化学性能进行了表征和测试。物相测试表明该电极材料为水合无定型α-MnO2。用该电极材料制得的电化学电容器兼具双电层电容和法拉第准电容两种电荷储存机理,且以双电层电容为主。循环伏安测试和恒流充放电测试均表明,电极在Na2SO4溶液中比在KOH溶液中表现出更好的电容性,而且比容量随扫描速率和电流的增大而减少。在10mA的充放电流下测得的单电极比容量可达307.5F/g。