超薄石墨烯薄膜的制备及其超级电容器性能的研究

通过真空抽滤的方法得到了超薄的、可独立存在的还原态的氧化石墨烯薄膜(RGO)。该石墨烯薄膜表现出良好的柔性和机械强度。在三电极体系下,把石墨烯薄膜作为超级电容器电极,测试了其电化学性能,所测得的电化学曲线具有典型的双电层电容器的特点。在2mV/s的扫速下比电容值最高可以到达215.6F/g,同时石墨烯薄膜也呈现出良好的化学稳定性和循环性能。     

氮掺杂多孔MOF衍生碳电极的构筑及其电化学性能

通过两步法成功将氮掺杂石墨烯量子点(N-doped graphene quantum dots,N-GQDs)与金属有机骨架衍生碳材料(cZIF-8)组合制备出N-GQDs@cZIF-8超级电容器.1 mol/L H_2SO_4电解质中,该电极在0.5 A·g~(-1)电流密度下具有246.6 F·g~(-1)的比容量,在循环8000次时仍然保持83.7%的容量保留率,展现了优异的循环稳定性.同时, NGQDs@cZIF-8超级电容器在104.5 W·kg~(-1)的功率密度下获得了8.2 W·h·kg~(-1)的优异能量存储能力,这样显著的电化学性能主要因其具有高比表面积的三维结构和高赝电容活性的氮掺杂水平(10.13%),使其在超级电容器、锂离子电池等能量存储领域具有潜在的应用前景.     

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。     

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.     

制备超级电容器氧化石墨烯的MPCVD方法

以氢气、甲酸甲酯为原料,泡沫镍为基底,通过微波等离子体增强化学气相沉积(MPCVD)法,在450℃反应合成氧化石墨烯,将其作为超级电容器活性物质,在三电极体系下研究其电化学性能.使用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪、X射线光电子能谱仪(XPS)和电化学测试等手段,对样品的形貌、结构以及电化学性能进行表征.结果显示:MPCVD法可以合成氧化石墨烯,合成过程不会产生有毒气体,并且合成时间短,生长的氧化石墨烯的形貌结构与传统化学氧化法合成的氧化石墨烯相似.电化学测试表明:氧化石墨烯的比电容在1 A/g具有197 F/g,将电流密度提高到100 A/g,比电容仍有134 F/g,在5 A/g下循环充放电2 000圈,容量保持率为94%.     

熔盐法处理废旧聚丙烯腈纤维制备超级电容器碳材料及性能表征

以废旧纺织品聚丙烯腈为碳源,在氯化锌-氯化钾熔盐体系一步碳化活化制备超级电容器碳材料.通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面分析仪等物理测试方法对材料进行结构、形貌和孔隙表征.并利用电化学工作站在三电极体系下对制备的碳材料进行循环伏安(CV)、恒流充放电(GCD)和交流阻抗(EIS)测试.结果表明,通过在空气中200℃稳定化10 h、氯化锌-氯化钾熔盐体系中800℃下炭化2 h制备的活性炭具有较大的比表面积和发达的孔结构,作为超级电容器电极材料展现出优异的电化学性能.在0. 25 A/g电流密度下最大比电容达319 F/g;在电流密度高达10 A/g下,比电容仍保留62. 7%.经过5 000次充放电循环性能测试,容量保持率可达82. 6%.     

高电化学性能三维网状氮掺杂石墨烯的制备

以氧化石墨烯(GO)为原料,三聚氰胺为还原剂和氮掺杂剂,经过水热法制备出了氮掺杂石墨烯(NRG)三维网络.通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、拉曼光谱(Raman)、氮气吸脱附分析和电化学表征等测试手段对样品的形貌、结构和电化学性能进行表征.结果表明:三聚氰胺在水热的条件下有效地将GO还原并实现氮掺杂,三聚氰胺将氧化石墨烯还原之后,使得石墨烯之间的相互作用力增强,从而使石墨烯搭建出三维网络结构,其氮含量可达4.37%.电化学测试表明,当GO与三聚氰胺质量比为1∶2(NRG-2)时,在1A/g时其最大比电容值达到了296F/g,这个比电容值高于其他不同GO与三聚氰胺质量比所制备出的氮掺杂石墨烯的比电容值.NRG-2还显示出优良的循环寿命,经过1 000次恒电流充放电循环后比电容保留量为88.5%.     

水热法制备不同形貌二硫化钼及其电化学电容性能

以水热法制备不同形貌的二硫化钼电极材料,研究材料形貌对其电化学性能的影响.采用X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM)和拉曼光谱(Raman)对制备的二硫化钼进行形貌、成分、结构表征,采用循环伏安法和恒电流充放电法测定纳米二硫化钼作为电极材料的电化学性能.结果表明:制备的不同形貌的二硫化钼中镂空网状二硫化钼的比电容高于三维花状二硫化钼以及空心球状二硫化钼和块状二硫化钼的比电容.三维花状二硫化钼和镂空状二硫化钼作为超级电容器的电极材料,具有较好的电化学电容性能,在电流密度为1A/g、1mol的Na_2SO_4电解液中其比电容分别达到203、259F/g.     

石墨烯基电极材料在超级电容器中的应用

随着能源消耗的日渐增长,寻找低成本、环保、寿命长的储能设备迫在眉睫。在超级电容器领域,石墨烯电极材料以其高比电容、优异倍率性能、良好导电性等优势而受到广泛关注。对石墨烯材料的制备方法、电化学性能及相关机制做了总结,目的是研究不同结构的石墨烯材料对超级电容器性能的影响,并找到性能较为优异的石墨烯基材料。最后分析了石墨烯基电极材料发展中存在的问题,并对其研究前景进行了展望。     

基于生物质废料玉米秸秆多孔碳的合成、表征及电容性能研究

以玉米秸秆为碳源、ZnCl_2为刻蚀剂,通过调控玉米秸秆与ZnCl_2的相对用量得到一系列多孔碳材料(YAC-x).利用XRD、Raman、XPS、TEM、N2adsorption-desorption等手段对其进行表征,并利用三电极超级电容器体系测试其电化学性能.结果表明,与未经刻蚀的玉米秸杆碳(YC)相比,所制多孔碳材料具有更丰富的孔结构及更为优异的超级电容性能,其中YAC-4最为突出,当电流密度为1A/g时,比电容为236.8F/g,这是源于其大的孔容(Vp=1.11cm~3/g)和高比表面积(SBET=2060m~2/g).     

碳纳米管膜/MnO_2柔性电极材料的制备及其电容性能

为了制备性能优异的柔性超级电容器电极材料,以横向网络状分布的柔性碳纳米管薄膜为基底,通过与二氧化锰的复合,制备出碳纳米管膜/MnO_2柔性超级电容器电极材料.分别利用扫描电镜、透射电镜、拉曼光谱、X线光电子能谱、恒电流充放电和循环稳定性等测试表征材料的形貌、结构和电容性能.结果表明:碳纳米管膜/MnO_2复合材料的比电容最高可达297 F/g,且碳纳米管膜/MnO_2柔性电极材料在比电容大于200 F/g时依然拥有优良的循环稳定性.     

MnO2/碳纳米球电化学超级电容器电极材料的制备与性能研究

利用水热法合成了纳米棒状的MnO_2/碳纳米球(CNPs)作为电化学超级电容器的电极材料.利用场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射光谱分析(XRD)对样品的微观形貌、物相进行分析;利用循环伏安法和恒电流充放电测试材料的电化学性能.结果表明:纳米棒状MnO_2/CNPs复合材料具有良好的电化学性能.在0.1 A/g的电流密度,1 mol/L Na_2SO_4电解液中,电极材料的比电容高达305.6 F/g,远高于纯碳球的比电容(49.3 F/g),当电流密度增至5 A/g时,材料的比电容为235 F/g,比电容仍能保持76.9%.     

RGO/NiCo_2O_4复合电极材料制备及电化学性能研究

采用层-层自组装法制备了前驱体RGO/Ni-Co@Ni-foam(泡沫镍负载石墨烯/镍-钴金属化合物),并在高温下煅烧得到RGO/NiCo_2O_4@Ni-foam复合电极材料。运用X射线衍射仪、扫描电子显微镜以及能谱仪对多孔RGO/NiCo_2O_4@Ni-foam复合材料进行结构表征,并通过循环伏安、恒流充放电等测试方法考察了其作为电极材料的电化学性能。结果表明,制备的多孔RGO/NiCo_2O_4@Ni-foam复合电极材料的比电容在电流密度为0.5A/g时可达到444F/g,并且在经过1 000次循环实验后,比电容仍有342F/g。这表明多孔RGO/NiCo_2O_4@Ni-foam复合材料在超级电容器领域具有广阔的应用前景。     

中间相炭微球改性聚苯胺超级电容器电极材料研究

本文以活性中间相炭微球为基底,过硫酸铵(APS)为氧化剂,通过原位化学聚合法聚合苯胺,得到聚苯胺/活性中间相炭微球复合材料(PANI/A-MCMB),采用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)对其形貌和结构进行表征。以PANI/A-MCMB复合物为电极活性物质,1.0 mol/L H_2SO_4水溶液为电解液,组装对称型超级电容器,用循环伏安法(CV)、电化学交流阻抗(EIS)、恒流充放电(GCD)等测试手段测试超级电容器的电化学性能。实验结果表明,电流密度恒为0.1A/g时,PANI/A-MCMB复合材料单电极比容量为301.6F/g,1 000次循环后比容量为276.3F/g,比电容保持率为91.6%,较PANI材料(比容量为228F/g,1 000次循环后比电容保持率为39.5%)具有更好的比容量和循环稳定性。     

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165Fg-1(6MKOH电解液).采用合成方法可以成功实...     

镍锰氧化物电极材料用于超级电容器的电化学性能研究

目的研究镍锰氧化物电极材料的形貌及相组成对超级电容器电化学性能的影响。方法分别采用模板法、水热法及旋转蒸发方法制备了不同形貌的镍锰氧化物,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)手段对材料的物相、晶体结构以及微观形貌进行表征,采用三电极体系测试其作为超级电容器电极材料的电化学性能。结果循环伏安和电化学性能循环测试结果表明,在0.1 A/g电流密度下,空心球、微米球及纳米颗粒3种不同形貌的镍锰氧化物电极材料的的放电容量分别是90.57,36.4和8.72 F/g。空心球状镍锰氧化物电极材料显示出较优异的电容特性。充放电循环1 000次后,其放电容量保持率为85.28%。结论独特的空心球状结构有利于增强电极材料的电化学性能。     

铜离子掺杂钒基配位聚合物的制备及其超级电容器性能

通过两步微波和离子交换的方法得到一种直径约为1.5μm的微球形貌铜离子掺杂钒基配位聚合物(V-Cu-HHTP).聚合物中部分取代的Cu²⁺提高了配位聚合物的导电性和结构稳定性,并提供V、Cu的协同效应,在用于超级电容器电极材料时表现出良好的电化学性能.在1 A·g^-1的电流密度下,V-Cu-HHTP表现出287 F·g^-1的比容量,在10 A·g^-1的大电流密度下循环3 000圈后,V-Cu-HHTP的电容保持率仍有98.6%,比相同测试条件下未掺杂的VHHTP电极表现优异(比容量为227 F·g^-1,电容保持率为94.2%).选取V-Cu-HHTP作为正极,活性炭(activated carbon,AC)作为负极,组装非对称超级电容器V-Cu-HHTP//AC,电压窗口达到1.6 V.V-Cu-HHTP//AC在功率密度为795.0 W·Kg^-1时,最大能量密度为44.1 Wh·Kg^-1,优于许多钒基超级电容器.优异的电化学性能归因...     

g-C_3N_4/C-DOTs复合物材料的制备及其超电容性能研究

石墨相氮化碳(g-C_3N_4)是一种类石墨烯状二维半导体材料,具有独特的电子结构、比表面积大、廉价易得、化学稳定性和热稳定性良好等特点,在超级电容器领域有着巨大的应用前景.本文以尿素和碳点(C-DOTs)的乙醇溶液为原料,采用一步烧结法制得二维层状g-C_3N_4/C-DOTs复合材料,对其进行透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)分析,发现复合材料具有类石墨烯的片层状褶皱结构,片层表面均匀分布粒径为6 nm的碳点,具有较大的比表面积.将材料用作扣式超级电容器电极材料进行电化学测试,在不同扫速下其CV曲线均呈现出理想的电容矩形特征,且当扫速增大到400 m V/s时,曲线仍没有偏离矩形,说明材料内阻小,倍率性能优异.当电流密度为2 A/g时,比容量可达到216.4 F/g,充放电效率为94.5%.与单纯氮化碳材料相比,g-C_3N_4/C-DOTs复合材料具有更大的比容量性能和更高的充放电效率,是一种理想的超级电容器电极材料.     

自支撑GN/MnO2复合材料的制备及其 电容性能研究

本文通过水热辅助真空冻干法制备得到了可以自支撑的石墨烯/二氧化锰(GN/MnO_2)复合材料,利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分别对复合材料结构与形貌进行表征,并以复合材料为工作电极,组装成对称电容器,探究反应物质量比与电解液对材料电化学性能的影响,结果表明:在KOH电解液中,复合材料的比电容最大;当反应物质量比为1∶4时,该复合材料比电容可以达到224F/g(电流密度为1A/g).     

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.