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.     

可生物降解的明胶基凝胶电解质超级电容器

可生物降解的凝胶电解质超级电容器是一种绿色的能源储存装置。制备了戊二醛交联明胶-Na Cl凝胶电解质(CGPE),并与聚吡咯不锈钢电极组装成超级电容器。通过FTIR、SEM表征了CGPE的结构和形貌,电化学工作站测试了CGPE的电导率和超级电容器的比电容值。结果表明:CGPE有均匀分布的纳米孔洞结构,在室温下,CGPE的离子电导率为5.24×10~(-2)S/cm,组装的超级电容器比电容值为45.8 F/g。可生物降解的凝胶电解将为植入能源装置提供可能。     

离子液体-锂盐混合体系的电化学界面微分电容测定

采用电化学交流阻抗法研究了离子液体1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸([Bmim][OTf]:1-butyl-3-methylimidazolium trifluoromethane-sulfonate)-氯化锂(LiCl)混合体系在多晶金电极表面的电化学双电层微分电容.根据所得到的近似钟形的曲线对体系的零电荷电势进行了分析.同时实验结果表明所得到的电容电势曲线受到电势改变方向的影响,出现明显的延迟效应.对延迟效应的机理进行了分析.同时,对温度对微分电容曲线的影响也进行了研究,发现微分电容值会随着温度升高而增大.     

PVA基碱性复合聚合物电解质的制备及其性能

以聚乙烯醇(PVA)、丙三醇(GROL)、SiO2、KOH为原料,采用溶液浇铸法制备PVA基碱性复合聚合物电解质(ASPE)膜.运用交流阻抗法、循环伏安法、X线衍射和红外光谱等技术表征其性能.研究结果表明:添加增塑剂GROL后体系的电化学稳定窗口及力学性能有所降低,在具备良好机械强度前提下,适量GROL的加入可以显著提高体系的离子电导率;PVA/SiO2/KOH/H2O ASPE显示了良好的电化学性能和力学性能,当SiO2添加量为7%(质量分数)时,碱性聚合物电解质的室温离子电导率达到最高14.56×10-3 S/cm,与纯PVA/KOH相比提高了1个数量级;电化学稳定窗口为2.4V,50次循环后窗口大小基本不变.     

填充床电极反应器在不同电解质中有机物电催化氧化的电容特性

研究填充床电极反应器电催化氧化有机物过程中在不同电解质溶液(酸性(H2SO4),碱性(KOH)和中性(Na2SO4))中的电容特性,分别采用循环伏安(CV)、恒流充放电(GCD)及电化学阻抗(EIS)测试进行电容特性表征、比电容(Cs)计算及相应动力学分析。研究结果表明:在酸性、碱性及中性条件下,填充床电极反应器有机物电催化过程均表现出一定的电容特性,3种电解质溶液电化学反应过程产生比电容由大到小顺序为酸性、碱性、中性;Cs及稳定性由不同介质类型中有机物电催化降解特性及电解质离子与阳极和炭电极间的迁移特性而决定。酸性溶液中较小的液相电阻(Rs,3.01?)使有机物氧化易于进行,而较小的电荷传递电阻(Rct,1.08?)有利于离子/电荷在阳极和炭电极表面的迁移,产生比电容较大,但由于电催化反应强烈,电容循环稳定性差;碱性溶液中Rs(4.22?)和Rct(3.13?)较大,有机物的氧化分解反应显著降低,比电容较小,然而此时电容效应循环性能较好;中性电解质中有机物电催化氧化难易程度介于二者之间(Rs为3.63?),苯酚氧化生成的聚合衍生物使其Rct(3.79?)增大,产生的比电容最小。     

[Pmim][ClO_4]电解质的物化性质及其在超级电容器中的性能研究

采用两步法设计合成了一种新型离子液体电解质(液)1-戊基-3-甲基咪唑高氯酸盐([Pmim][Cl O4]),对这种电解质的密度、表面张力、电导率等物化性质进行了测定.并将其与活性炭电极组装成超级电容器,通过交流阻抗、循环伏安及恒流充放电等测试手段对其电化学性能进行了研究.测试结果表明,该离子液体的密度和表面张力都随温度升高而减小,超级电容器的电化学窗口可以达到5.0 V,并且具有良好的电容特性、可逆性及循环特性,是一种具有应用潜力的超级电容器电解液.     

ε-MnO2纳米片的可控制备及其电容去离子特性的研究

电容去离子是一种能耗低、无二次污染和脱盐率高的新兴海水淡化技术。通过溶剂热及后续退火处理制备了ε-MnO₂纳米片,并研究了其电容去离子特性。结果表明,ε-MnO₂具有良好的电化学可逆性,在1 mV·s^-1扫速下具有119.51 F·g^-1的比电容,电化学行为主要由扩散过程控制,超高的赝电容占比为实现高脱盐容量奠定了基础;0.5 A·g^-1电流密度下充放电比容量分别为11.46和7.57 mA·h·g^-1,库伦效率为66.06%。通过优化工作电压、流速和初始电导率,ε-MnO₂的最高脱盐容量达到了119.94 mg·g^-1,电荷效率最高为66.61%,经过20次循环后,容量保持率为56.82%。循环过程中发生的结构坍塌和晶型转变是容量衰减的主要原因。     

对硝基甲苯电化学还原的研究

研究了以醇水混合液为底液,分别以盐(NaCl,Na_2SO_4),碱(NaOH,KOH)和酸(H_2SO_4,HClO_4)为支持电解质时,对硝基甲苯在Cu,Ag,Pt,Pb电极上电化学还原的循环伏安行为,从而选择出以Cu电极,H_2SO_4为支持电解质作为较理想的体系.对于该体系,用循环伏安法研究了浓度、扫描速度、搅拌强度与峰电流、峰电势的关系.结果表明,对硝基甲苯电化学还原的峰电势大约在(-0.5V,vs.SCE)处,且其还原与扩散有关;采用恒电压稳态极化法,测出稳态极化曲线,得到电势与ln((Id-I)/I)(I:电流,I_d:极限电流)成线性关系.从而确认该体系中对硝基甲苯电化学还原的电极过程为动力学和扩散混合控制过程;初步确认Ti~(4+)/Ti~(3+)电对对于对硝基甲苯在该体系中电化学还原具有一定的催化活性.探讨了在硝基苯的苯环上的不同位置接入不同的自由基后,对于硝基的电化学还原的影响,表明在苯环上接入吸电子基后,有利于它的电化学还原,而接入供电性基因后则不利于它的电化学还原,特别是在硝基的邻位和对位上接入时,这种效应特别明显.讨论了p~H值对于对硝基甲苯电化学还原的影响,表明在一定范围内,当p~H值较低时,有利于它的电化学还原.     

微分电容法研究离子液体-二氯乙烷混合体系的电化学双电层结构

本文用循环伏安法和电化学阻抗法研究了室温离子液体1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸([Bmim][OTf])和1,2-二氯乙烷(DCE)混合体系在金电极上的界面微分电容,并和纯离子液体体系进行了比较.纯离子液体体系中,微分电容曲线为类驼峰型,阴离子[OTf]-在较正的电位下在金电极表面发生特性吸附.在混合体系中,不仅电导率明显增加,相应的电容值也有明显地增大,并且在零电荷电位处达到了最大值(此时离子液体的浓度为1mol/L).分别根据不同体系的微分电容结果,对相应的双电层结构进行了解释.     

磷氮双掺过渡金属碳基催化剂制备及其电化学氧还原的应用研究

利用盐模板法合成了系列三维多孔的磷氮双掺杂过渡金属碳基催化剂,并对催化剂进行了电化学表征.对掺入过渡金属Fe、Co、Ni和Mn的一系列催化剂进行了电化学分析.实验结果表明,在碱性电解质中,掺Co的催化剂具有较优氧还原性能,起峰电势为860 mV,半波电势为800 mV,可媲美商用的Pt/C催化剂.该制备催化剂的方法具有...     

新型固体电解质Li_3PO_4-LiAlO_2的合成及其电化学性能研究

采用固相合成法制备了Li3PO4-LiAlO2固态锂离子电解质材料.研究了摩尔配比、煅烧温度对产物相组成、颗粒形貌、电性能的影响.结果表明:当P/Al化学计量比为1∶1时,煅烧后试样中存在片状的γ-LiAlO2和球状的γ-Li3PO4两相,粒径约为0.5~1μm.当P/Al化学计量比为3∶1时,煅烧后试样主要是Al掺杂的球状γ-Li3PO4固溶体.此样品1 000℃煅烧后,离子电导率为6.4×10-5S/cm,说明Al掺杂能有效提高γ-Li3PO4无机固体电解质离子电导率.1 100℃煅烧后,样品锂离子电导率降低.循环伏安曲线研究表明,Al掺杂γ-Li3PO4无机固体电解质样品在饱和LiNO3水溶液中具有较好的可逆性,其电化学窗口达到1.5V.     

基于离子液体/石墨烯复合物的一种高性能混合电解质的制备与性质研究

采用一步电化学法在离子液体中电解剥离石墨棒制得1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体/石墨烯([Bmim][BF_4]/GNs)复合物,取上层复合物分散液与四氟硼酸螺环季铵盐的碳酸丙烯酯电解质(SBP-BF_4/PC,1. 0 mol/L)以不同的体积比进行混合制备[Bmim][BF_4]/GNs+SBP-BF_4/PC混合电解质(BGSP).通过循环伏安、交流阻抗和恒流充放电等方法对不同混合比的BGSP电解质在超级电容器中表现的电化学性能进行研究,结果表明,以体积比为1:1混合的BGSP电解质性能最佳,其电化学窗口近5 V;充放电效率达到97. 95%;比电容最高可达到163. 16 F/g,性能明显优于单纯的SBP-BF_4/PC电解液.     

多晶铂电极在离子液体中的界面微分电容研究

常温下用循环伏安法和电化学阻抗法研究了多晶铂电极在两种室温离子液体[BMIM]BF4,[EMIM]BF4(BMIM:1-butyl-3-methylimidazolium;EMIM:1-ethyl-3-methylimida-zolium)中的界面微分电容曲线.阻抗测量频率区间为10Hz到10kHz,得到的电容电势曲线既非抛物线形又非钟形.改变电势扫描方向测得的电容电势曲线形状不同,负向扫描曲线相对于正向扫描曲线会有延迟效应.这种延迟效应与离子在Pt电极上的吸附能和Madelung位能相关.     

Fe-O-Al熔体—MSZ固体电解质体系中氧的传递环节研究

当熔解在Fe-O-Al熔体内氧的化学势高于过饱和度时,Al_2O_3夹杂物将会生成,电化学反应分析可以对Al_2O_3的合成与分解提供动力学解释。本文研究用于高温电化学测试的Mg O部分稳定的ZrO_2固体电解质的制造方法,利用交流阻抗的方法测定了其电学性质,将其应用于研究Fe-O-Al熔体脱氧过程中氧的传递环节。结果表明:采用注射成型法制备的含3.5%Mg O部分稳定的ZrO_2固体电解质在1 100~1 600℃范围内其电导率随温度的升高而下降,1 600℃时其电导率为0.185 S/cm2;在电化学装置中应用外部电压分解氧化物夹杂物涉及到了三种动力学机制,分别是激活过电压、欧姆过电压、浓度过电压,这些机制限制性环节分别是电化学反应、氧离子在ZrO_2电解质中的扩散,铁溶液到界面的氧原子扩散。     

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.     

新型双电层电容器的制备及电化学性能研究

以蔗糖为原料制得了活性炭,并对以该活性炭材料作为电化学双电层电容器的电极活性材料的电化学性能进行了研究.结果表明:以30%的H2SO4溶液作为电解质时,离子电导率高,双电层电容器循环性能稳定,循环寿命长.     

Ni(OH)_2/USY分子筛复合材料的制备及其超级电容性能

以USY分子筛为模板,用液相共沉淀方法合成出Ni(OH)2/USY复合材料.用XRD、TEM对Ni(OH)2/USY复合材料的微观结构进行表征分析.结果表明,纳米级高分散、疏松填充的Ni(OH)2材料具有良好的电解质OH-离子电化学可及性和快的扩散速率,循环伏安和恒流充放电测试均表明该材料具有良好的超级电容特性,该材料的单电极比电容高达1 670 F/g.     

CoO@ Ni-Co-S无粘结剂电极材料非对称型超级电容器性能研究

采用水热法和电化学沉积法在泡沫镍上制备了CoO@ Ni-Co-S电极材料,并对其进行了SEM、XRD、XPS表征和电化学性能测试.结果表明:本材料具有较高的电化学性能,在电流密度为1 A/g时,比电容为1 352 F/g;电流密度为10 A/g时,比电容仍能达到1 055 F/g;进一步通过稳定性测试研究发现,在电流密度为2 A/g下充放电2 000次,电容保留率为87%.以CoO@ Ni-Co-S复合材料作为正极,活性炭作为负极构筑非对称型超级电容器,该装置在电流密度为1 A/g时,比电容为209 F/g,操作电压窗口为1. 7 V,功率密度为2. 99 k W/kg时,能量密度可达39. 7 Wh/kg.     

改性剂对PVA基碱性固体聚合物电解质性能的影响

为了改善PVA-KOH-H2O体系碱性固体聚合物电解质(ASPE)的性能,采用溶液浇铸法向其中添加改性剂制备复合电解质膜,利用X射线衍射仪(XRD)、循环伏安法(CV)和交流阻抗法(AC)等对电解质膜的物相和性能进行了表征.研究结果表明:聚合物电解质以无定形态为主,含极少量晶相,改性剂的适量添加可以降低电解质膜的结晶度增大无定形区域,离子电导率随PEO的加入先减小后增大,随增塑剂的加入先增大后减小,三种改性剂中GROL效果最好可达4.52×10-2 S/cm,电化学稳定窗口随改性剂的添加略微变窄,但仍显示了较好的电化学稳定性,当三种物质同时共混加入时电化学性能优于单个组分.该研究结论对制备高能量碱性固体电池具有一定的参考价值.     

染料敏化太阳能电池中准固态电解质研究

目的研究一种新型的准固态电解质的制备工艺,分析制备工艺中各影响因素对准固态电解质吸收率、电导率及光电性能的影响.方法以丙烯酸-聚乙二醇共混聚合物为基体形成凝胶,吸附液态电解质形成准固态电解质,选取反应时间、聚乙二醇分子量、干燥时间和KI/I2的物质量比4个制备工艺中的主要影响因素分别制样,测试聚合物凝胶的吸收率、准固态电解质的离子电导率及以其组装的染料敏化太阳能电池的光电转换效率,探索制备工艺.结果实验表明当反应时间为45 min,采用聚乙二醇1 000,干燥时间为90 min,n(KI)∶n(I2)=50∶1时,准固态电解质的各项性能最佳.结论随反应时间、干燥时间的增加,准固态电解质的吸收率和电导率变化趋势为先增大后减少.随聚乙二醇分子量的增大,准固态电解质的吸收率呈现先减小后增大的趋势,而电导率呈现先增大后减小的趋势.随KI浓度的增加,准固态电解质的吸收率和电导率变化趋势为先减小后增大.