沉淀法制备Na_(0.7)MnO_(2.05)及其水基超级电容器性能测试

以Mn(NO_3)_2和NaOH为原料,采用沉淀法合成了用作超级电容器电极材料Na_(0.7)MnO_(2.05).扫描电子显微镜(SEM)观察结果表明所制备样品呈层状板块形貌.电化学测试结果表明,Na_(0.7)MnO_(2.05)是一种性能比较优良的超级电容器电极材料.在1mol·L~(-1) Na_2SO_4电解质溶液中,0~1V的电压范围内,充放电电流密度为200mA·g~(-1)时,比容量高达201F·g~(-1),库伦效率接近100%.     

制备3D-MnO_2/Ni复合材料并运用于高性能超级电容器

在过渡金属氧化物中,二氧化锰(MnO_2)是法拉第电容器的重要电极材料,因其具有易得、价廉、无毒、环境友好等优点,近年来一直是电化学储能电极材料的研究热点.以Ni网为基底,通过一步电化学沉积的方法制备了具有球形结构的MnO_2粒子,基底良好的导电性以及复合材料的3维结构使得在电化学反应时增加了电极材料与电解液的接触面积,因而使得电极的电化学性能大幅度提高:该电极在200 mA·g~(-1)的电流密度下的首次放电比电容达到146.9 F·g~(-1),且经过1 000次循环后,比电容保持率为91.1%,显示出较高的放电比容量和良好的循环性能.     

中孔炭的制备及其在超级电容器中的应用

以中孔硅分子筛SBA-15为模板,蔗糖为炭源,炭化温度为700℃制备中孔炭材料,利用透射电镜(TEM)和N2吸脱附等温线表征该材料的结构与形貌.以中孔炭材料为超级电容器的电极材料,组装成扣式电容器进行循环伏安、恒流充放电、交流阻抗、漏电流、自放电、循环寿命等电化学测试.结果表明:样品孔结构呈二维六角有序分布:该样品的孔体积为1.88 cm3/g,比表面积为1 394m2/g,具有典型的中孔结构和集中的中孔分布,它的最可几孔径为3.4 nm;制备的中孔炭作电极材料组装的超级电容器有良好的电化学性能,在500 mA/g的充放电电流密度下,循环10 000次的平均比电容高达95 F/g,比容量波动范围仅为-4%～4%.     

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).     

介孔分子筛调制有序介孔碳超级电容器性能研究

为了研究不同孔径的有序介孔碳(OMC)作为超级电容器电极的性能差异,本文采用水热合成法制备三种不同孔径的介孔二氧化硅分子筛(SBA-15),再以SBA-15为模板,乙炔为碳源,利用化学气相沉积法(CVD)反向制备具有不同孔径的OMC。利用扫描电子显微镜、氮气吸附和电化学测试等,分析OMC作为电极材料时,其纳米孔结构与性能之间的关系。结果表明,将孔径调控在3～4 nm的OMC-120作为超级电容器电极,在充放电电流密度为0.10 A/g和0.50 A/g时,比电容为44.50 F/g和54.30 F/g;经1 000次循环后电容保持率达99%,其双电层电容性能和稳定性优于其他孔径结构的样品,这归因于OMC-120中较窄的有序介孔结构加速了电子和离子的转移交换,缩短离子的传输路径。     

Ag2WO4超级电容器电极材料的电化学特性

以Ag_2WO_4为电化学活性材料,采用压片法制备超级电容器电极材料.通过X射线衍射仪、扫描电镜、电化学工作站等实验方法,辅以密度函数理论(DFT)计算,对Ag_2WO_4电极材料进行表征.K~+离子嵌入Ag_2WO_4晶体在循环伏安模式下比电容最大能够达到1 344.7F·g~(-1);在恒流充放电模式下最大可达到182.0F·g~(-1).实验结果表明:基于K~+离子嵌入/脱嵌机制的Ag_2WO_4电极材料在1 M KOH电解液中可展现良好的循环伏安、恒流充放电以及交流阻抗等电化学特性,具有较高的充放电循环稳定性和比电容保持率.     

水热法制备凹凸棒黏土-Mn_3O_4及其电化学性能研究

将水热法制备的负载型凹凸棒黏土-Mn_3O_4(Att-Mn_3O_4)复合材料用做超级电容电极材料,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)测试对材料的物相及形貌进行了表征.发现Mn_3O_4基本呈棒状结构,较好地分散负载在凹凸棒黏土表面.以该复合材料为活性物质制成电极,采用循环伏安、恒流充放电等电化学方法考察其电化学性能,结果表明:在0.5 mol·L~(-1)的Na_2SO_4溶液中,0~1.0 V扫描电位范围内,其循环伏安曲线矩形特征明显;在0.5 A·g~(-1)电流密度下,电容器充放电性能的最佳电位范围为0~1.0 V,比电容和储能密度达到最大值分别为80.25 F·g~(-1)和250.80 W·kg~(-1),而纯Mn_3O_4电极材料的比电容为40.80 F·g~(-1).可见凹凸棒黏土的加入可以明显提高其电化学性能.恒电流充放电性能测试表明,该复合材料具有较好的电化学稳定性,有望成为一种新型的超级电容器电极材料.     

一种合成大孔径SBA-15介孔分子筛的新方法

通过加入无机盐硝酸铵辅助合成大孔径介孔分子筛SBA-15,用小角X-射线粉末衍射(SAXS)、透射电子显微镜(TEM)、N_2吸附脱附等手段对分子筛进行了表征.结果表明:合成的大孔径分子筛SBA-15具有高度有序的介孔结构,孔径约12 nm,比表面积894 m~2·g~(-1),孔容为2.6 cm~3·g~(-1);不加硝酸铵则不能得到具有高有序度的介孔材料.     

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.     

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%.     

球形硅基介孔分子筛的合成和表征

介绍球形MCM-41和球形SBA-15介孔分子筛的合成,通过XRD、N₂吸附-脱附、SEM和TEM 对合成的分子筛进行了表征.结果表明：合成的介孔分子筛具有与经典方法合成的样品相似的特征参数,合成的球形MCM-41和球形SBA-15的比表面积分别为1 107 m²·g^-1和583 m²·g^-1,比孔容分别为0.69 cm³·g^-1和1.27 cm³·g^-1,平均孔径分别为2.5 nm和7.4 nm;合成的MCM-41和SBA-15均具有很好的球形外貌;湿磨基本上不影响MCM-41的球形外貌,而SBA-15的球形外貌却很容易被破坏;合成的球形SBA-15颗粒尺寸大,需经过湿磨才能观测到其内部孔道结构.     

铜锰基SBA-15催化剂的制备及其甲苯燃烧消除的催化性能

以介孔分子筛SBA-15为载体,采用浸渍法分别制备了Cu、Mn和CuMn（物质的量比为1∶1）的质量分数为5%～17%的Cu/SBA-15、Mn/SBA-15和CuMn/SBA-15催化剂,以及Ce质量分数为2.5%～7%、CuMn（物质的量比为1∶1）质量分数为12%的Ce/CuMn/SBA-15催化剂,在常压固定床反应器上评价了这些催化剂对甲苯催化燃烧的反应性能,用X-射线衍射、透射电镜、程度升温还原等分析手段对催化剂的结构进行了研究。活性评价结果表明,Cu质量分数大于12%时,Cu/SBA-15催化剂具有好的活性;Mn质量分数大于8%时,Mn/SBA-15催化剂具有好的活性;CuMn质量分数大于8%时,CuMn/SBA-15催化剂具有好的活性。并且相同Cu、Mn质量分数的双组分催化剂比单组分催化剂的活性要好,在Ce/CuMn/SBA-15催化剂中,Ce质量分数为2.5%～3.5%时,能提高催化剂的活性。结构研究表明,所有催化剂的SBA-15介孔结构仍然保持,并且Cu、Mn等活性组分都已分散在SBA-15分子筛的孔道中。在Ce/CuMn/SBA-15催化剂中,Ce质量分数小于5%时能促进CuMn的分散,并且提高了催化剂的氧化还原能力。     

铜掺杂SBA-15的pH调节法直接合成及其在N_2O分解反应中的催化性能(英文)

酸性条件下,用环六亚甲基四胺作为pH调节剂,采用pH调节法直接合成了铜同构替代掺杂的SBA-15中孔分子筛(Cu/SBA-15).采用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜-能量色散X射线光谱(SEM-EDX)、透射电子显微镜(TEM)以及傅立叶变换红外光谱(FT-IR)等技术对目标材料进行了表征.结果表明:该材料具有六方中孔有序结构,且环六亚甲基四胺显著影响了铜和SBA-15硅骨架的结合,在水热合成过程中,环六亚甲基四胺分解释放出氨气,增加了体系的pH值,有助于更多的铜进入到分子筛的骨架中.该材料可用于N2O分解反应的催化剂,其中Cu/SBA-15(110)在600℃下具有优异的催化活性,可分解50%N2O.     

SnO_2-SBA-15介孔分子筛的制备与表征

首先以P123、正硅酸乙酯为原料合成了SBA-15介孔分子筛,然后利用氯化亚锡的水解反应在SBA-15介孔分子筛表面及孔道内部沉积纳米SnO_2,对其进一步功能化,成功制备出了SnO_2-SBA-15介孔分子筛.采用多晶X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱分析、同步热分析、氮气吸脱附等技术手段对材料的结构组成进行了表征,结果表明纳米二氧化锡成功负载到了SBA-15介孔分子筛表面和孔道内部.     

同构替代镧掺杂SBA-15负载钴基催化剂对费-托合成性能的影响

利用同构替代成功地合成了La-SBA-15(La质量分数分别为5%,10%,20%),并且各质量分数的La-SBA-15很好的保持了SBA-15规整的二维六方结构。分别用SBA-15和La-SBA-15为载体,采用共浸渍法制备了四种负载量相同的钴(质量分数为10%)的催化剂,通过氮气等温吸附-脱附,X-射线粉末衍射(XRD),透射电子显微镜(TEM),氢气程序升温还原(H2-TPR),等手段进行该催化性能的表征。其费-托合成活性测试表明,在相同条件下,催化剂10Co/La-SBA-15(5%)和其它催化剂相比,其催化活性和C5+选择性得到显著提高。     

Preparation and characterization of a novel composite microporous polymer electrolyte for Li-ion batteries

A novel composite microporous polymer electrolyte composed of poly（vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene） （PVdF-HFP） and mesoporous SBA-15 was prepared. The composite solid polymer electrolyte （CSPE） exhibits ionic conductivity as high as 0.30 mS·cm^-1 with a composition of SBA-15 ： PVdF-HFP=3 ： 8 at room temperature. Infrared transmission spectroscopic results suggested that the mechanism of micropore formation is similar to that of the phase inversion. X-ray diffraction （XRD） results demonstrated that the addition of SBA-15 inhibits the crystallization of PVdF-HFP, while the SBA-15 preserves well its ordered mesoporous structure during the course of preparation. The Li/CSPE/MCF of half-cell was assembled, and it showed a good electrochemical and cyclability performance during charge-discharge cycles.     

用ZSM-5降解液进行SBA-15分子筛合成的研究

以商用ZSM-5沸石为原料,采用降解法合成了孔壁含有沸石结构单元的Z-SBA-15介孔分子筛。利用XRD、TEM技术,考察了温度、时间、ZSM-5的硅铝比、降解液用量和初始凝胶pH值对合成产物的影响。结果表明:在晶化温度100～110℃,晶化时间36～48h,硅铝比为25～36,ZSM-5沸石降解液量15～30mL,初始凝胶pH值0.5～1.0时为合成适宜条件。此外,经Z-SBA-15样品结构分析,Z-SBA-15为具有Al—Si—O单元结构成分的SBA-15介孔材料。     

Ni(OH)_2/SBA-15分子筛复合电极材料的制备与超级电容性能

以SBA-15分子筛为载体,采用简单化学沉淀法制备Ni(OH)2/SBA-15分子筛复合材料,用X射线衍射仪、SEM、TEM和电化学工作站等手段研究复合材料的物相和超级电容性能.结果表明,硫酸改性的SBA-15分子筛比纯SBA-15分子筛具有更高的均一性,孔道发生显著变化,比表面积增大.Ni(OH)2/SBA-15复合材料的表面形貌为纳米尺寸的蜂窝孔状结构,活性材料Ni(OH)2由层状结构的-αNi(OH)2构成.电化学性能测试表明,Ni(OH)2/SBA-15复合材料的比容量随着放电电流密度的增大而降低,随着SBA-15分子筛在复合材料中所占质量分数的增大而降低.采用硫酸改性SBA-15分子筛制备的Ni(OH)2/SBA-15复合材料比采用纯SBA-15分子筛制备的Ni(OH)2/SBA-15复合材料具有良好的超级电容性能和动力学性能,材料最高比容量为1 069 F/g.