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.     

MnO_2/碳纳米管膜柔性复合材料的制备及其电容性能

为了获得比电容大、工作稳定性高的柔性超级电容器,在碳纳米管膜上利用恒电流沉积法在不同沉积时间和沉积电流密度下沉积MnO_2,制备出了MnO_2/碳纳米管膜柔性超级电容器电极材料.分别利用扫描电镜和X线衍射对所得电极材料的形貌和结构进行表征,并通过恒电流充放电测试和交流阻抗谱研究了复合材料的电容性能.结果表明:复合材料的电容性能可以通过调节MnO_2的沉积电流密度和沉积时间来控制;沉积电流密度为1 A/g、沉积时间为20 min条件下制备所得MnO_2/碳纳米管膜复合材料的比电容可达356 F/g,是纯碳纳米管膜比电容的7.5倍.此外,MnO_2/碳纳米管膜复合材料的比电容经200次充放电循环后维持在初始值的96.6%,显示出良好的循环稳定性,在高性能柔性超级电容器应用方面展现了一定的前景.     

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%.     

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).     

NiCo2O4/RGO复合材料的制备及其电化学性能

采用两步水热法制备NiCo₂O₄/RGO复合材料,并对其电化学性能进行研究.研究结果表明,当电流密度为1 A/g时,NiCo₂O₄/RGO复合材料的比电容高达2 332.40 F/g,约是NiCo₂O₄材料的3倍,当电流密度增加至10 A/g时,其比电容还能保持为1 127.22 F/g,表现出优异的倍率性能.这归因于复合材料特殊的多孔蓬松结构,有效增加了材料的比表面积,NiCo₂O₄的比表面积为56.488 0 cm²/g,而NiCo₂O₄/RGO复合材料的比表面积高达188.604 2 cm²/g,能够提供更多的反应活性位点,同时RGO能够有效提高材料的导电性,两者之间的协同作用使得电化学性能大幅提升.     

MnO_2/石墨烯复合材料的制备及其电化学性能研究

我们以KMnO_4和石墨烯为原料,通过微波法、水热法和乙醇还原法制备了MnO_2/石墨烯复合材料,利用高分辨扫描电子显微镜(SEM)对样品的微观形貌进行了表征分析,并将所得复合材料制备成电极片,组装成超级电容器,采用恒电流充放电(GCD)、循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)在两电极体系下对电极材料进行电化学性能测试。实验结果表明,乙醇还原法所制得复合材料的微观形貌最好,其质量比电容最大可达180.54 F/g。     

MOFs衍生多孔碳/MnO_2复合材料及其在超级电容器中的应用

利用高比表面积、大孔隙率金属有机骨架材料(metal-organic frameworks, MOFs)作为牺牲模板,制备了MOFs(ZIF-8)衍生多孔碳材料(PCs),以其作为导电基底,在表面生长金属氧化物MnO_2,获得MnO_2/PCs复合材料并将其应用在超级电容器中.制备的复合材料具有良好的电化学电容性能,在三电极体系中,1 A·g~(-1)的电流密度下比电容可达199 F·g~(-1),经过2 000次充放电循环后,比电容仍能保持初始值的80%.使用MnO_2/PCs复合材料作为正极,PCs作为负极,组成的非对称型电容器MnO_2/PCs//PCs具有优异的电化学储能性能,在950 W·kg~(-1)的功率密度下,能量密度高达10.16 Wh·kg~(-1);而且当功率密度上升为9 500 W·kg~(-1)时,能量密度仍可以保持4.48 Wh·kg~(-1).     

CO2活化温度对碳气凝胶超级电容器性能的影响

通过改变间苯二酚、甲醛和碳酸钠的配比,实现对碳气凝胶材料孔结构的控制.通过改变CO_2活化的温度,研究活化温度对碳气凝胶孔结构和电化学性能的影响.利用氮气吸脱附实验(BET)和扫描电子显微镜(SEM)对材料的孔结构和表面形貌进行表征分析,运用循环伏安法(CV)、恒流充放电等技术对材料的电化学性能进行测定.结果表明:提高CO_2活化温度有利于改善材料的结构和性能,当CO_2活化的最高温度为1 000℃时,碳气凝胶具有最高比表面积(2 201m~2/g);在6mol/L的KOH溶液中,当电流密度为1A/g时,相应的比电容可达190F/g.     

MCM-41负载Co3O4复合超电容电极材料的电化学性能

采用灌注法将硝酸钴Co( NO3)2·6H2O负载到介孔氧化硅MCM-41孔道内,经煅烧得到Co3O4/MCM-41-x(x表示四氧化钴Co3O4与MCM-41的质量比)复合材料.利用X射线衍射、透射电子显微镜、N2吸附-脱附、循环伏安和交流阻抗技术研究了材料的化学组成、结构特征及电化学性能.结果表明,该材料的比表面积为280～440 m2/g,孔体积为0.22～0.34 cm3/g.Co3O4的负载量、扫描速率以及电解液浓度对材料的电化学性能均有显著影响.当x=1.6、扫描速率为3 mV/s、电解液为6 mol/L KOH溶液时,材料比电容高达308 F/g,500次循环测试后比电容保留率为91.3％.     

柚皮活性炭/纳米Fe_2O_3的制备及其在超级电容器中的应用

具有高比表面积和低成本的活性炭是理想的超级电容器电极材料,但其作为电极材料时与金属氧化物电极相比电荷储存能力有所不足,因此通过对活性炭进行改性以提高其比电容成为研究焦点.以柚皮为碳源、硝酸铁为铁源制备柚皮活性炭/纳米Fe_2O_3复合材料,并通过系统表征研究其形态、结构和电化学性能.结果表明:引入纳米Fe_2O_3提高了活性炭的电化学性能,在电流密度为1A/g时,活性炭的比电容为159.6F/g,而复合材料的比电容增至276.0F/g;此外在对称超级电容器中,360W/kg功率密度下的复合材料获得了9.39Wh/kg的能量密度.     

Mn_2O_3/CRF复合材料的制备及其在超级电容器中的应用

通过采用沉淀法在碳气凝胶表面负载金属氧化物三氧化二锰,制备得到Mn_2O_3/CRF复合材料。采用X射线衍射及电镜扫描等技术对所制备的复合材料进行结构形貌表征。实验结果发现碳气凝胶具有多重片层结构且孔隙发达。通过调节锰盐的含量考察三氧化二锰负载量对复合材料电化学性能的影响作用。采用循环伏安法及充放电测试对材料的电化学性能进行测试,结果表明Mn_2O_3/CRF复合材料具有良好的电容性及较好的可逆性。当Mn_2O_3含量达15%时复合材料的比电容最大,可达118.5 F/g。通过充放电测试1000次后发现该电极的比电容依然能够保持在一稳定值上,具有较好的稳定性。     

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.     

活性碳/碳纳米管掺杂材料的制备及其有机双层电容器电极性能

中温煤沥青添加乙酸钴后进行热缩聚反应,取热缩聚产物中的吡啶不溶物为原料,添加不同比例的含硼化合物,以 KOH为活化剂进行化学活化,制备出四种不同结构的活性碳/碳纳米管掺杂材料(AC/CNT),并考察了所制备材料的结构性能及有机电容器电极性能.结果表明,AC/CNT材料中含有结晶度较高的类石墨微晶结构碳,随着硼化合物添加量的增加,产物中碳纳米管的含量呈增多的趋势,石墨层间距d(002)呈减小趋势.所制备材料具有良好的有机电容器电极性能,其中AC/CNT-1样品的质量比电容最大,为125 F/g; AC/CNT-4的质量比电容最小,为89.9 F/g,但具有最高的体积比电容,52.9 F/cm3.     

松针状碳纳米管/碳纤维复合碳材料的制备及其在锂硫电池中的应用

采用热催化化学气相沉积法,在催化剂前驱体预处理的碳纸碳纤维上沉积碳纳米管。沉积的碳纳米管为多壁碳纳米管,石墨化程度高、分布密度高、比表面积大、管径均匀,微观形貌为松针状。以所制备的CNTs/CF复合材料作为三维多孔电子导体制成锂硫电池,S/CNTs/CF电池首次放电比容量达到1 213.6mAh/g,硫的利用率为72.45%,循环55次后比容量保持在798.4mAh/g,比活性炭电池的电化学性能有显著提高,表明S/CNTs/CF复合材料可以有效地提升锂硫电池的循环性能。     

高电化学性能聚苯胺纳米纤维/石墨烯复合材料的合成

聚苯胺纳米纤维(PANI-F)与氧化石墨烯(GO)经组装后,进行水热反应,制备了PANI-F/rGO(还原的氧化石墨烯)复合材料.利用扫描电子显微镜(SEM),傅立叶红外光谱仪(FT-IR),X射线粉末衍射仪(XRD)对样品形貌和结构进行表征;同时,借助循环伏安(CV),恒电流充放电(GCD),交流阻抗(EIS)对样品的电化学性能进行了测试.结果表明:rGO均匀包裹在PANI-F表面,在1M H2SO4的电解液中,当电流密度为1A/g时,PANI-F比电容为378F/g,而PAGO10(PANI与GO的质量比为10∶1),比电容达517F/g;且当电流密度10 A/g时,PAGO10的比电容为356 F/g,而PANI-F的比电容仅为107F/g.     

复合导电剂在超细炭微球超级电容器中的应用研究

导电剂能否在电极材料中形成良好的导电网络是影响超级电容器性能的关键因素之一. 以改进St?ber法合成了高比表面积且具有多级孔结构的超细空心炭微球,以其为电极材料,对比研究了碳纳米管/炭黑复合导电剂与单一导电剂对基于超细空心炭微球超级电容器性能的影响. 研究发现,在0.2 A/g的电流密度下,采用复合导电剂时其比电容为205.7 F/g,远高于单一导电剂时的比电容. 尤其在100 A/g的大电流密度下,采用复合导电剂时的比电容高达104.0 F/g,相比炭黑导电剂提高了275%. 分析表明,纤维状的碳纳米管和炭黑可在本身易团聚的超细空心炭微球中形成点-线协同作用的导电网络,这是提升超级电容器性能的主要原因.      

磷化钴/碳纳米管纳米复合电极材料的电催化制氢性能研究

采用化学气相沉积法,在316L不锈钢基底上原位生长碳纳米管,然后在一定浓度的CoSO_4、NaH_2PO_2、NaOAc混合溶液中,用电化学沉积法在碳纳米管表面负载磷化钴纳米颗粒,得到磷化钴/碳纳米管复合结构。利用SEM、EDS和拉曼光谱,对CoP/CNTs复合材料的形貌、成分及物相组成进行分析;通过阴极极化曲线、交流阻抗等电化学测试,重点考察了复合电极在0.5mol/L H_2SO_4溶液中的电催化析氢性能。结果表明,所制CoP/CNTs复合结构中,CoP呈颗粒状均匀分布在CNTs表面;CoP的引入提高了碳纳米管材料的电催化性能,当沉积圈数为4圈时,所制CoP/CNTs复合电极具有最佳的电催化活性;极化曲线测试表明,该电极在电流密度为10mV·cm~(-2)时的过电位与沉积2圈和6圈的CoP/CNTs复合电极相比,正移了约140 mV和90mV,同时也呈现出良好的循环稳定性。     

酚醛树脂基微孔炭的制备及双电层电容特性

以热固性酚醛树脂为原料,采用CO2物理活化法制备双电层电容器,用高比表面积活性炭.由氮气吸附法测定活性炭的比表面积和孔结构,采用循环伏安、交流阻抗和恒电流充放电考察其在3000/KOH水溶液中的电容特性.结果表明,随着活化时间的延长,所得活性炭收率下降,比表面积、总孔孔容和质量比电容则不断增加;具有高比表面积和宽孔径分布的试样APF957质量比电容值最高,电流密度由50 mA/g提高到1000 mA/g时,其放电比电容由211.6 F/g降低到196.5 F/g,容量保持率达到9300/,显示出良好的功率特性.     

NCM-碳纤维柔性超级电容器电极的制备及其电容性能

为提升超级电容器的电容性能,以柔性碳纤维为基底,以Ni、Co、Mn(NCM)三元金属氧化物为活性物质,制备得到NCM-碳纤维柔性超级电容器电极材料,通过改变实验参数,优化其形貌和性能.实验结果表明:NCM三元氧化物中Ni的含量能够极大地影响其形貌和电容性能,主要表现为随着Ni含量的增加,NCM三元氧化物由稀疏分布的片状结构逐步变为密集阵列分布的纳米线,纳米线直径很小,仅10 nm左右;NCM-碳纤维复合电极材料的比电容则随着Ni含量的增加而增加,最大可达720 F/g.当Ni、Co、Mn和O的物质的量比为3∶2∶2∶4时,NCM三元氧化物电化学性能最优,不但具有较大的比电容(662 F/g),且经2 000次循环后仍保有初始比电容的96.7%,说明电容器具有极好的循环稳定性.     

用作催化剂载体的碳纳米管-氧化铝复合材料的制备

用负载有Ni-Cu双活性金属的δ,θ-Al2O3作为催化剂,考察以化学气相沉积法合成碳纳米管-氧化铝复合材料的制备条件.实验表明,在Ni-Cu活性组分负载量为10‰(质量分数),Ni:Cu=4:1(质量比),反应温度730℃、反应气组分为C2H2:H2=25:75条件下反应30 min,所生成的碳纳米管最好,得碳率可达15.7%.采用XRD、TGA/DTG等方法对生成的CNTs和复合材料的结构进行表征.结果表明:在所合成的碳纳米管一氧化铝复合材料中,碳纳米管在氧化铝载体的表面呈均匀覆盖,管径大小均匀,其外径约为60nm,而且碳纳米管间相互缠绕.与δ,θ-Al2O3基体相比,复合材料的比表面积由82.1增加到106.2 m2/g;比孔容积略有减小,出现了一类较小的中孔(1.6～2.1 nm)结构.