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.     

氮掺杂多孔碳的制备及其电化学性能研究

利用溶剂挥发结合高温热聚合法制备了氮掺杂多孔碳(NPC)材料,并通过SEM、TEM、TG、N_2吸附-脱附、XPS等表征手段对样品的微观形貌结构和元素组成进行了分析.结果表明,氮元素掺杂明显增加材料的比表面积和孔体积,当制备的氮掺杂多孔碳材料的含氮量为4.2%(原子分数)时,它的比表面积高达422.0m~2/g高于没有氮掺杂样品的301.1m~2/g.此外,采用循环伏安、恒电流充放电和交流阻抗对NPC材料的电化学性能进行了深入研究.测试结果表明氮元素掺杂能够明显增加材料的比电容量,降低材料的内阻,极大提高碳材料的电化学性能.在0.5A/g的电流密度下,通过氮元素掺杂使得材料的比电容从83.8F/g提高至162.8F/g,内阻值从1.39Ω降低至0.47Ω;并且所得的氮掺杂多孔碳样品具有良好的倍率性能和循环稳定性.     

铁氰化铜修饰玻碳电极的制备及电化学性质

用电化学方法制备了铁氰化铜修饰碳电极，用循环突该当研究了ＣｕＨＣＦ修饰玻碳电极的电性质。     

二氧化铈纳米棒修饰玻碳电极的制备及其对芦丁的检测

本文合成了CeO2纳米棒, 并对其进行XRD和TEM表征,将制备的CeO 2纳米棒修饰到玻碳电极上,并采用电化学方法对修饰电极进行了考察,同时研究了芦丁在该修饰电极上的电化学行为,实验表明,该修饰电极对芦丁有较好的电催化作用.用示差脉冲伏安法(DPV)对芦丁进行了测定,研究发现在1.0×10 -6 -5.0×10 -4 mol/L之间芦丁在该修饰电极上的i pa 与其浓度有良好的线性关系,其线性回归方程为i p(μA)=0.2263+0.3307c(μmol/L),相关系数r=0.9949.检测限为1.0×10 -7 mol/L.     

掺杂化学修饰电极的研究进展

文章从掺杂化学修饰电极的制备方法、掺杂聚合物薄膜修饰电极和掺杂元机物薄膜修饰电极的应用等方面取得的进展及发展趋势进行综述和展望.     

电沉积咖啡酸玻碳修饰电极对抗坏血酸的催化氧化

在pH=7.0的磷酸缓冲溶液中采用电沉积技术将咖啡酸修饰于玻碳电极表面制备了一层稳定的薄膜,该修饰电极制备简单,稳定性良好.用循环伏安法研究了抗坏血酸在修饰电极上的电化学行为,其氧化峰电流与抗坏血酸的浓度和pH值有关,当pH值达到7.7时,抗坏血酸在修饰电极上的氧化峰电流最大,氧化峰电流与抗坏血酸浓度在4.0×10-5～2.0×10-2mol/L范围成良好的线性关系,检测限为1.0×10-5mol/L,方法简单、快速、准确,可应用于抗坏血酸药片的检测.     

燃料电池电极用多孔碳板

以碳纤维、精制脱脂棉和酚醛树脂为原料,采用过筛法混料、热压成型,在惰性气氛下高温碳化工艺,制作了多孔碳板·研究了配料比例以及前驱体成型压力等条件对多孔碳板气体透过性和电阻率的影响,并考察它在磷酸燃料电池(PAFC)中的使用效果     

石墨化与孔隙率对ZIF-8衍生N掺杂多孔碳微波吸收特性的增强机制调控研究

随着无线通信技术的普及,电磁污染等问题日益严重。因此,迫切需要开发高效的微波吸收剂来避免电磁污染。在众多微波吸收剂中,多孔碳基材料由于具有密度低、介电损耗高等优点得到了研究人员的青睐。然而,多孔碳基材料石墨化程度和多孔结构对介电常数的影响以及内在竞争机制目前尚不明确。本文旨在利用Zn的低沸点性质,在不同温度下对ZIF-8 (Zn)进行炭化,制备多孔N掺杂碳,并对其微波吸收性能进行研究。结果表明,多孔N掺杂碳继承了ZIF-8前驱体的高孔隙率。随着炭化温度的升高,Zn和N元素含量降低;石墨化程度提高;比表面积和孔隙率先增大后减小。当炭化温度为1000℃时,多孔N掺杂碳具有最优异的微波吸收性能。当厚度为1.29 mm时,最小反射损耗在16.95 GHz时达到了?50.57 dB,有效吸收带宽为4.17 GHz。微波吸收提高的机理是石墨化和孔隙率以及N掺杂剂的竞争,使其具有较高的介电损耗能力和良好的阻抗匹配。同时,多孔结构延长了微波与多孔碳的接触路径,提高了微波与多孔碳的接触面积,提高了界面极化和改善了材料的阻抗。此外,N掺杂能诱发电子极化和缺陷极化。这些结果为通过调节石墨化和孔隙率来制备轻量化碳基微波吸收剂提供了新的思路。     

环芬化合物膜修饰电极对8-氮鸟嘌呤的电催化研究

用循环伏安法在石墨碳电极上制备环芳化合物膜修饰电极 ,研究该修饰电极的性质及电催化性能。该电极在pH <9的PBS溶液中能稳定存在 ,膜的循环伏安图上有两对氧化还原峰 ,峰电位随pH值的增大而负移。在pH =7.9的PBS中 ,氧化峰电流与扫速平方根υ1/ 2 在 10 0～ 5 0 0mV·S-1范围内成正比 ,表明电荷在膜中的传递受扩散影响。在pH =7.9的弱碱性溶液中该修饰电极对 8-氮鸟嘌呤有明显的电催化作用 ,且有一质子和一电子参与反应。在 1.0× 10 -4～1.0× 10 -2 mol·L-1范围内峰电流与 8-氮鸟嘌呤浓度呈线性关系。     

模板法制备氮掺杂多孔碳材料氧还原性能研究

以水溶性盐NaCl和Na_2SiO_3为双重模板,以葡萄糖为碳源,尿素为氮源,通过冷冻干燥以及随后的热解过程,合成了具有分级多孔结构的氮掺杂碳纳米片作为高效的氧还原催化剂,并探究了不同模板剂对碳纳米片性能的影响.结果表明,以NaCl和Na_2SiO_3为模板可使碳源、氮源分散,形成具有较大比表面积和分级多孔结构的碳纳米片.这种结构不但有利于提高催化剂和电解质的有效接触面积,促进氧分子的扩散,缩短电催化过程中电子和离子的传输路径,还有助于产生更多的活性位点,提高氧还原催化性能.     

ZIF-67制备的磷掺杂碳催化剂及其氧还原性能

开发高效、廉价的碳基氧还原(ORR)催化剂是质子交换膜燃料电池等先进能源系统商业化应用的关键。以金属有机框架材料ZIF-67为原料,通过热处理、磷掺杂等过程得到高性能的ORR催化剂。该催化剂对ORR具有优异的催化性能,相较于商业Pt/C催化剂,其具有更高中部电位(Half-wave potential)。与此同时,该催化剂还具有非常好的甲醇耐受性与稳定性,并对四电子催化过程具有非常高的选择性。     

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%.     

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.     

用电化学方法制备多孔硅

为了深入了解多孔硅的特性,用电化学方法在双槽电解池中腐蚀形成了不同结构形貌的多孔硅层.结果发现,在本试验控制条件下,p 掺杂的硅比n 的容易腐蚀,而且孔的分布也比较均匀.轮廓仪的分析表明,电化学方法形成的多孔硅表面和内部结构比较规则,而且深度比较大,可在MEMS技术中得到广泛应用.对试验中出现的龟裂现象进行了分析,认为这是由于孔内液体挥发产生的毛细应力多孔硅氧化过程中因晶格膨胀和易位形成的应力联合作用的结果.     

8-羟基喹啉在玻碳电极上的电化学行为及性质

研究了8-羟基喹啉(8-HQ)在玻碳电极(GCE)上的直接电化学行为及其电化学动力学性质.实验结果表明8-HQ的电化学过程呈现出一准可逆的氧化还原过程.研究了实验条件对8-HQ电化学行为的影响,其电化学反应是受扩散控制的电极过程,并运用计时库仑法和计时电流法测定了8-HQ在GCE上电极过程的动力学参数.     

活性炭的电化学再生机理

通过研究ＰＨ值对苯酚在活性炭上的吸附平衡的影响,活性炭在不同电极上的电化学再生效率和循环再生对活性炭再生效率的影响,结合以前的有关研究结果分析认为活性炭的电化学再生过程机理中包括电脱附。ＮａＯＨ碱再生,ＮａＣｌＯ化学氧化等过程,实验结果表明,电化学再生活性炭具有较高的再生效率。     

电化学腐蚀多孔硅的发光特性

采用直流电化学腐蚀的方法在不同电流密度下制备了多孔硅样品.用SEM,FTIR,PL谱研究了制备样品的结构和发光特性.结果表明,多孔硅样品的发光强度和峰位与电流密度存在密切关系,制备的多孔硅存在378,470,714nm的光致发光,对这几个发光峰的发光机理进行了讨论.     

Electrochemical Performance of Core-Sheath Dip-Coated Lignin Derived Carbon/Wet-Spun Graphene Electrodes for Fiber-Shaped Supercapacitors

One-dimensional graphene fibers(GFs) possess excellent properties, including high electrical conductivity, good physical and chemical stability, high thermal conductivity, flexibility, etc. GFs are ideal electrode materials for fiber-shaped supercapacitors. However, due to the lack of an effective method to manufacture GFs with high specific capacitance, their low energy density hinders their practical application. Herein, we decorated wet-spun graphene oxide fibers(GOFs) by dip-coating them with graphene oxide(GO) solutions containing different contents of lignin to obtain a core-sheath lignin/GO composite fibers. After carbonization and activation, we successfully prepared lignin derived carbon/GF electrodes. The assembled fiber-shaped supercapacitors(FSSCs) exhibit a specific capacitance of 9.98 mF/cm~2 and an energy density of 0.89 μW·h/cm~2, about 6 times of those of pure GFs(1.57 mF/cm~2 and 0.14 μW·h/cm~2, respectively), long cycling life and cycling stability. This suggests that the introduction of lignin derived carbon into GFs can effectively increase the specific capacitance and the energy density of FSSCs.