超级电容器用新型微晶炭的结构及其电容性能

以热处理后的煤沥青焦为原料,采用KOH活化法制备了具有较小比表面积(＜200m~2/g)的系列微晶炭.采用N_2吸附、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等手段表征了微晶炭的孔结构、微晶结构以及表面化学性质,研究了微晶炭作为超级电容器电极材料在1 mol/L的四乙基四氟化硼酸铵盐/碳酸丙烯酯电解液体系中的电容性能.结果表明:制得的微晶炭具有大量类石墨微晶和较高的石墨化度,d_(002)(晶面层间距)为0.356～0.666 nm,表面含碳量大于95%;活化6 h后,在4.0 V下微晶炭的质量比电容高达139 F/g.微晶炭的储电行为包括插层电容和双电层电容两部分,其中电活化所造成的插层电容是决定微晶炭最终比电容的主要因素,插层电容主要由电极材料的石墨化度决定.     

响应面法优化制备巨菌草基高比表面积活性炭

以巨菌草作为原料,化学活化法制备高比表面积活性炭,在单因素考察基础上,采用响应面分析法对活化温度、活化时间、碱炭比等影响因素进行了条件优化.通过模型分析确定了最佳制备工艺条件为活化温度920℃、活化时间50 min、碱炭比4∶1,该条件下制备的巨菌草基活性炭实际碘吸附值与预测值相近,证明响应面法模型优化分析结果可靠.通过BET、IR和SEM等进行表征,表明所制备的巨菌草基活性炭表面官能团种类丰富,孔隙结构发达,达到了超级活性炭的标准,为巨菌草基活性炭的开发应用提供了制备工艺参数及材料性能参考.     

黄豆渣基多孔炭的制备及其超高电容的研究

以废弃物黄豆渣为原料,采用KOH化学活化方法制备了氮掺杂的高比表面积多孔炭材料.通过N2吸附-脱附、SEM、TEM和XPS等方法表征了黄豆渣基炭材料的孔道结构和表面性质.以此炭材料为电极材料,分别以1mol·L-1 H2SO4和6mol·L-1 KOH为电解液组装成超级电容器,利用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗等电化学测试方法研究其电化学电容性能并详细阐释了其电容形成机制.结果表明,通过调节活化剂KOH与原料的质量比,可以得到不同比表面积和氮掺杂含量的炭材料,活化后的炭材料在1mol·L-1 H2SO4和6mol·L-1 KOH电解液中的电容值分别达到了410F·g-1和425F·g-1,且在氢氧化钾电解液中10A·g-1的大电流密度下,电容值仍能保持275F·g-1以上.     

氧化铁负载多孔炭材料的制备及其电化学性能

以杨木蒸汽爆破后的固体残渣(SEP)为原料,采用两步协同活化法制备多孔炭材料,并对制备的多孔炭材料的电化学性能进行分析。结果表明:所制备的多孔炭(PC800-4)的比表面积最高(3 282 m~2/g),首次放电比电容也最高,为319 F/g。以此多孔炭材料为前驱体,硝酸铁为铁源对多孔炭材料进行金属离子的负载。采用比表面积及孔径分析仪、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱技术(Raman)、X射线光电子能谱仪(XPS)对负载有金属氧化物的多孔炭材料进行结构表征并对其电化学性能进行分析。结果表明:α-Fe_2O_3成功负载在所制备的多孔炭材料上,其比电容由原来的319 F/g增加到419 F/g.     

中等比表面积高容量活性炭电极材料制备和表征

以天然高分子椰壳为原料,采用ZnCl2,预活化和CO2/水蒸气活化的二次活化法制备活性炭.用氮气吸附和傅里叶红外表征活性炭材料的比表面积,孔结构以及表面化学性质.结果显示,所制备的活性炭比表面积和孔径可调,中孔率为16.3%～36.9%.经首步活化的中间炭具有丰富的微孔和表面官能团,并随着第二步活化时间的增加逐渐分解,同时伴随着炭烧失率增加,导致比表面积、孔容和孔径的增大.以制备的活性炭作为电极材料,6 mol·L-1 KOH电解液构成模拟电容器.采用恒流充放电、循环伏安、交流阻抗等方法研究了其电化学性能.结果显示,含氧官能团增加了活性炭表面的润湿性,并对比电容的增加有较大的贡献;而炭材料的比表面积增加对比电容有负面影响.中等比表面积968 m2·g-1样品的比电容达到278 F·g-1,面积比电容高达29μF·cm-2.     

淀粉基活性炭的制备及在超级电容器中的应用

以淀粉为原料,分别采用H₃PO₄活化法和物理-化学复合活化法制备活性炭,并将制备的活性炭组装成超级电容器。研究了制备工艺对活性炭孔结构及电容特性的影响;通过氮气吸附和SEM方法表征了淀粉基活性炭的孔结构和表面形貌,通过循环伏安曲线、恒流充放电、交流阻抗实验考察了其电化学性能。结果表明,比表面积与比电容并没有线性关系;物理-化学复合活化法在温度为850 ℃、活化时间为2h条件下,制备的淀粉基活性炭比表面积为1438 m²/g,比电容为150 F/g。     

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.     

酚醛树脂基活性炭微球的制备及其电化学性能

以苯酚和甲醛为原料,盐酸为催化剂,制备醇溶性酚醛树脂前驱体,探讨炭化温度对炭微球性能的影响,并将炭微球在3 mol/L HNO3溶液中活化后得到活性炭微球。利用红外光谱、X线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、循环伏安、恒流充放电、循环寿命等对该材料进行表征及电化学性能测试。研究结果表明:炭微球的最佳炭化温度为750℃,在该温度下制备的炭微球具有良好的球形形貌,其结构为部分石墨化的无定形炭;活性炭微球作为电容器电极材料具有良好的电化学性能,在1 mV/s扫描速度下比电容达到247.8 F/g;在0.5 A/g电流密度充放电下扣式超级电容器比电容高达60 F/g,且充放电循环5 000次后比电容几乎没有衰减。     

发泡条件对炭泡沫孔泡结构的影响

以AR中间相沥青为原料,在中间相沥青裂解行为的基础上,利用自发泡工艺制备了中间相沥青基炭泡沫.重点研究了发泡过程中形核温度、初始压力以及固化温度对炭泡沫孔泡结构的影响规律.结果表明:随着形核温度的升高,炭泡沫的孔径变大,开口孔隙率升高.随着初始压力的升高,炭泡沫的孔径减小,开口孔隙率降低.随着固化温度的提高,炭泡沫的孔泡结构由椭圆形变为圆形,开口孔隙率升高.     

酚醛树脂对高软化点沥青的发泡行为及生物挂膜性能的影响

以高软化点沥青为原料,采用自发泡法制备泡沫炭,将其用作生物污水处理固菌载体材料,并通过添加适量的酚醛树脂以提高泡沫炭的开孔率,进而提高其生物挂膜量。研究结果表明:当在高软化点沥青中添加酚醛树脂的质量分数为30%时,所制泡沫炭的开孔率高达100%,生物挂膜量(质量分数)达5.4%;当酚醛树脂的添加质量分数为40%时,所制泡沫炭的压缩强度达5.2MPa,但其开孔率较低,孔结构的均一性较差。     

多孔模板法制备铅酸电池用泡沫炭集流体

以普通沥青为原料,采用有机多孔模板法制备铅酸电池用泡沫炭负极集流体,并用循环伏安、充放电测试和扫描电子显微镜等研究电池负极的电化学行为。研究结果表明:多孔模板法制备的泡沫炭具有三维连通开孔结构,孔径为0.5~1.0 mm;该泡沫炭在-1.25~0.7 V范围内电化学性能稳定,能用作铅酸电池负极集流体;以此制备出的铅酸电池具有较好的荷电循环性能。电池以1/20C和1/10C放电时,负极活性物质利用率比使用传统铅板栅负极集流体的电池分别提高12.3%和23.0%,扫描电镜显示电池充放电时,泡沫炭集流体上生成的晶体颗粒更小更均匀。     

等离子体改性褐煤半焦低温催化氧化脱除NO研究

采用KOH改性-低温等离子体(NTP)活化制备褐煤活性半焦催化剂,用于低温催化氧化NO的研究.考察了KOH改性浓度,低温等离子体活化电压和活化时间对NO脱除效率所带来的影响.研究结果显示,采用该法所制备的催化剂具有较低的灰分以及较好的碘吸附值,催化剂经NTP活化之后表面的碱性官能团增加,有利于催化活性的提高及活性窗口扩宽.经5%KOH改性,在氮气等离子体源、7.5 k V改性电压和1h的改性时间条件下制得的褐煤半焦催化剂具有较高的反应活性,在反应温度为125℃,NO的脱除效率可达47%.     

树叶基多孔碳材料的制备及其电化学性能研究

开发了一种简单、经济、环保、利用生物质快速生产具有优良电化学性能的碳材料的方法。利用梧桐树叶作为生物质原料制备多孔碳材料,对其结构、形貌和电化学性能进行分析和测试。结果表明:以梧桐叶为原料,碱碳比为3,活化温度为800℃,活化时间为2 h时,制备的多孔碳材料具有大的BET比表面积,其值为2 178 m2/g,孔径分布为2.5 nm,比电容达到304 F/g。当电流密度由0.25 A/g增加至20 A/g时,样品的容量保持率为82.6%。以树叶为原料制备的多孔碳材料展示出高电容和优异的倍率特性,有望在超级电容器等领域得到重要应用。     

浅谈KOH活化法对超级活性炭制备的影响

选用新疆独山子地区石化厂石油焦作为原材料,用KOH作为活化剂,采用化学活化法制备超级活性炭。制取过程中分别列举了碱炭比值、活化作用时间、活化维持温度等工艺参数对活性炭碘吸附值的影响;利用液氮吸附法对活性炭的比表面积、孔容孔径分布进行了表征。结果表明:在制备超级活性炭的过程中,碱炭比、活化温度和活化时间等条件起到关键作用,当碱炭比为4,活化温度为800℃时,活化时间为1.5h时,可以制得比表面积为2 411m2/g,孔容为1.11cm3/g,碘吸附值为2 536mg/g的石油焦基活性炭。     

石墨基炭材料的制备及其性能

以天然鳞片石墨为原料,高锰酸钾(KMnO_4)、浓硫酸(H_2SO_4)、过氧化氢(H_2O_2)、乙酸(CH_3COOH)为氧化插层体系,采用化学氧化法制备石墨基炭材料.采用7因素3水平正交试验L_(18)(3~7)研究不同氧化插层体系配比对石墨基炭材料膨胀体积的影响;通过拉曼光谱(RSM)、扫描电镜(SEM)、比表面积及孔径测定仪(BET)表征石墨基炭材料的性能.结果表明:当氧化插层体系配比为m(KMnO_4(g))∶V(H_2SO_4(mL))∶V(H_2O_2(mL))∶V (CH_3COOH(mL))=1∶10∶2∶2时,在40℃恒温水浴下搅拌60 min,80℃下干燥4 h制备得到可膨胀石墨;然后,在700℃下高温膨胀得到石墨基炭材料.在该条件下得到的石墨基炭材料的最大膨胀体积为230 mL/g.经氧化处理过的石墨高温膨胀后石墨层结构发生了明显变化,无序度增加,结晶度减小;石墨基炭材料的外观蓬松,呈卷曲状,层间孔隙大小明显;最大吸附量可达到75.9 cm~2/g,具有较好的吸附性能;最大孔隙结构直径为369.10nm,具有发达的孔隙结构.本研究成果可为石墨基炭材料的制备提供方法和应用依据.     

醋酸酯淀粉/PVA复合泡膜材料的燃烧及热降解性能研究

用醋酸酯淀粉和PVA为主要原料,在其他助剂的作用下,制备了淀粉基泡沫材料,研究表明:PVA含量为30份时,泡沫材料的密度最小为0.261g/cm3,此时,泡沫材料的泡孔分布均匀。氢氧化镁含量在20份时泡沫材料的垂直燃烧达到了V-0级,并且热稳定性好。     

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.     

植物油制备半硬质聚氨酯泡沫的研究进展

概述了植物油多元醇的合成方法以及其在半硬质聚氨酯泡沫中的研究现状.重点综述了以植物油为原料,通过活性羟基扩链法、环氧化/环氧乙烷开环法、臭氧分解/还原法、加氢甲酰化法、酯交换/酰胺化法和硫醇-烯反应法制备多元醇,以及合成的植物油基多元醇在聚氨酯中的应用,对比各种植物油基多元醇合成方法对相应半硬质聚氨酯泡沫材料性能的影响,探讨了目前植物油基半硬质聚氨酯泡沫研究所存在的问题,并展望了此类材料的发展前景.     

不同活化方式制备碳电极材料的电化学性能

以碳化后的中间相沥青为原料,分别采用化学活化和物理-化学联合活化工艺制备了超级电容器用活性炭电极材料,对不同活化方式制备的活性炭电极材料的微晶结构、孔径分布、比电容量、循环伏安和交流阻抗特性进行了比较.实验结果表明:采用物理-化学联合活化工艺制备的活性炭电极材料具有更理想的微晶结构和中孔含量.活性炭电极材料的结构与孔隙分布对电性能有明显影响,采用联合活化方式制备的电极材料具有较高的面积比容量、较好的功率特性及较理想的电容特性.     

低温等离子体在高分子合成与改进中的应用

低温等离子体是一种本征参数分布非常宽的物质,利用低温等离子体对材料表面改性,为高分子材料提供了一条新途径.低温等离子体在纳米材料制备、高分子合成和材料表面改性等方面有着广泛的应用.