石墨烯基气凝胶的制备及其超电容性能研究

采用氧化石墨烯自组装法制备出氧化石墨烯气凝胶(GOA),并采用高温(1100℃)氢气还原进一步制备石墨烯气凝胶(GA)。采用氮气吸附、FT-IR、元素分析和电化学测试等手段对其进行表征。结果表明:制备的两种气凝胶具有较高的BET比表面积(均约为870 m2·g-1);GOA表面具有丰富的含氧官能团,GA表面氧含量极低;GOA与GA的碳氧摩尔比分别为1.7和69.9;在低电流密度下(0.2 A·g-1),具有高表面官能度的GOA比电容达155.8 F·g-1,而低表面官能度的GA表现出高倍率的超电容性能。     

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.     

三聚氰胺/石墨烯复合碳材料的制备及性能研究

制备具有高比表面积及良好导电性的含氮碳材料是提高超级电容器电化学性能的重要途径.文章将三聚氰胺甲醛树脂预聚体及十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)改性的氧化石墨烯(GO)复合,经水热反应、碳化及活化等步骤制备了三聚氰胺/石墨烯复合碳材料,通过XRD、BET、孔径表征、循环伏安法和交流阻抗等方法对碳材料的物相结构和电化学性能进行表征测试,研究复合碳材料的制备条件对电化学性能的影响.结果显示,碳材料以介孔为主,平均孔径为3.62 nm,比表面积为497 m2·g-1;在CTAB与GO质量比为1∶1,p H=9,条件下制得的复合碳材料,在6 mol·L-1KOH电解液中的质量比电容为113 F·g-1.     

硝酸改性活性炭电极材料的电化学性能研究

以浓度为65%的硝酸对商品活性炭进行改性,利用傅里叶-红外光谱和N_2吸附-脱附仪分别表征改性前后活性炭电极材料的表面化学性质和孔结构参数,用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗等电化学方法研究了它们在6 mol·L~(-1)KOH电解液中的电化学性能.结果表明,尽管改性活性炭的比表面积和孔径参数均有一定程度下降,但其比电容却增加,高达254.3 F·g~(-1),比改性前提高了18.0%.同时,活性炭的频率响应特性增强,电阻明显减小.     

RuOx·nH2O在碳管表面的电沉积及其电容性能研究

以石墨底材上直接生长的碳纳米管为基体,采用电化学循环伏安法制备了氧化钌/碳纳米管/石墨电极,通过扫描电子显微镜考察了电极的表面形貌,并在硫酸溶液中研究了其电化学性能.结果表明:氧化钌/碳纳米管/石墨电极具有较好的超电容性能,当RuO2的载量为15.5μg.cm-2时,该复合电极的比电容为215 F.g-1,为相同条件下制备的氧化钌/石墨电极比电容的2.4倍.     

载体的酸处理条件对整体式钌-堇青石催化剂性能的影响

研究了堇青石经硝酸处理后对整体式钌基氨合成催化剂性能的影响.利用BET、XRD、X射线荧光半定量分析(XRF)和Boehm滴定等测试手段对酸处理前后的堇青石进行表征,并对催化剂的反应性能进行评价.结果表明:堇青石经硝酸处理后,Mg、A l离子溶出,载体表面酸性增强,并且随着酸处理强度的增加,表面酸性进一步增加,与未经酸处理的堇青石相比,总酸量可以增加一个多数量级.同时,酸处理条件对堇青石的表面织构也有较大的影响,如温和的酸处理条件并不能改变堇青石的孔结构以及比表面积,而苛刻的酸处理条件可以有效地提高堇青石的比表面积、比孔容积,改善堇青石的孔径分布.但是,酸处理并没有改变堇青石载体的物相结构.催化剂的活性随着堇青石载体的酸处理强度的增加而降低,即比表面积越大、表面酸性越强催化剂的活性越低,可见,载体的表面酸性是决定催化剂活性的主要因素.     

氧化石墨烯-单壁碳纳米管复合物的超电容性能研究

以氧化石墨烯(GO)作为表面活性剂分散原始的单壁碳纳米管(SWNT),采用超声、冷冻干燥的办法得到氧化石墨烯-单壁碳纳米管复合物,利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和电化学测试对样品的形貌、结构、组成以及电化学性质进行表征.结果表明:氧化石墨烯-单壁碳纳米管复合物电化学性质得到了显著的提高,通过调节单壁碳管与GO的比例,发现SWNT质量为GO的10%时,得到的复合材料具有最好的超电容储能特性,在6mol·L~(-1)的KOH电解液中,0.5A·g~(-1)电流密度下其比电容可达155F·g~(-1),是相同条件下GO比电容(81.5F·g~(-1))的1.9倍,这种简单的方法获得的GO-SWNT复合材料在能量存储装置方面展现了广阔的应用前景.     

改性活性炭吸附二氯乙烷性能

为探讨改性活性炭吸附有机气体性能的影响,商业活性炭分别经过1 mol/L的硝酸、盐酸、硫酸,600,700和800℃处理.通过Boehm滴定、傅式转换红外光谱(FTIR)、比表面积分析仪对活性炭样品的物化性质进行测试.以二氯乙烷为吸附质进行吸附实验研究,结果表明:酸改性样品的表面酸性官能团数量增加,热改性样品的表面碱性官能团数量增加;热改性比酸改性更有效的优化活性炭的孔结构;增大活性炭的理论有效孔容是提高二氯乙烷吸附量的有效途径,表面官能团的增加可以促进活性炭对二氯乙烷的吸附作用.     

聚吡咯/氧化石墨复合材料的电化学电容性能

以改进的Hummer法制备氧化石墨(GO),用原位聚合法合成聚吡咯/氧化石墨(Ppy/GO)复合物,运用CV和CP法测试电化学性能,并以XRD,FTIR,SEM分析材料的结构形貌.结果表明:(1)Ppy/GO复合物具有较好的电化学电容性能.当电流密度为0.5A.g-1时,复合物在1mol.L-1 H2SO4溶液中的比电容可达358.93F.g-1.(2)Ppy/GO复合物较Ppy有更好的循环稳定性和倍率充放电性能.当扫描速率分别为10,20,50mV.s-1时,复合物电极的循环伏安曲线均呈现出良好的矩形特征,并能保持一致性,而在相同扫描速率下,Ppy的循环伏安曲线不稳定;当电流密度分别为1,2,5A.g-1时,复合物的比电容分别达204.71,130.82,60.21F.g-1,高于相同条件下Ppy的178.05,123.89,46.52F.g-1.以上说明将聚吡咯与氧化石墨形成复合物有利于改善聚吡咯的电化学电容性能.     

多孔石墨烯的制备及其吸附性能

采用KOH高温刻蚀法制备多孔石墨烯.通过扫描电镜(SEM),X射线衍射(XRD),拉曼光谱,红外光谱(FTIR)比表面积(BET)对刻蚀前后石墨烯的表观形貌,晶体结构,化学组成进行分析.结果表明,处理后的石墨烯比表面积比原石墨烯增加到821 m2·g-1.利用气相沉积法对多孔石墨烯进行表面改性后,对水的静态疏水角可达158°,对多种有机溶剂显示了优异的选择性吸附性能.