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.     

高电化学性能三维氮掺杂多孔炭/石墨烯的研究

通过在氧化石墨烯(GO)表面原位聚合吡咯(Py)制备了聚吡咯(PPy)/GO复合物(PGO);以PGO为前驱体,经水热过程后,用KOH作为活化剂得到了三维氮掺杂多孔炭/石墨烯(NPCG)网络结构,采用XPS、SEM和N2吸/脱附等手段对其形貌和结构进行了表征;系统地研究了GO与Py的质量比和活化温度对合成的NPCG电化学性能的影响。结果表明:当GO与Py和PGO与KOH的质量比分别为1/15和1/3时,650℃活化温度下合成的NPCG具有优异的电化学性能,当电流密度为1 A/g时,其比容量高达398 F/g;在电流密度为10 A/g条件下,经1000次充放电循环后,其比容量保持率为94%。     

高电化学性能三维网状氮掺杂石墨烯的制备

以氧化石墨烯(GO)为原料,三聚氰胺为还原剂和氮掺杂剂,经过水热法制备出了氮掺杂石墨烯(NRG)三维网络.通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、拉曼光谱(Raman)、氮气吸脱附分析和电化学表征等测试手段对样品的形貌、结构和电化学性能进行表征.结果表明:三聚氰胺在水热的条件下有效地将GO还原并实现氮掺杂,三聚氰胺将氧化石墨烯还原之后,使得石墨烯之间的相互作用力增强,从而使石墨烯搭建出三维网络结构,其氮含量可达4.37%.电化学测试表明,当GO与三聚氰胺质量比为1∶2(NRG-2)时,在1A/g时其最大比电容值达到了296F/g,这个比电容值高于其他不同GO与三聚氰胺质量比所制备出的氮掺杂石墨烯的比电容值.NRG-2还显示出优良的循环寿命,经过1 000次恒电流充放电循环后比电容保留量为88.5%.     

多金属MOF衍生多孔碳微波吸收性能研究进展

在对单金属MOF衍生多孔碳微波吸收性能研究进展的基础上进行了拓展,继续研究了多金属MOF衍生多孔碳材料做微波吸收材料的吸波原理和相较于单金属MOF衍生多孔碳的优势。分别从双磁性金属MOF多孔碳、单磁性金属MOF多孔碳和三金属MOF多孔碳3个方面论述了其研究进展。综合上述进展分析了多金属MOF衍生多孔碳做吸波材料存在的问题并对其未来发展方向做出了展望和预测。     

ZIF-8衍生氮掺杂多孔碳修饰电极对芦丁的电化学分析

以类沸石咪唑酯骨架材料(ZIF-8)为前驱体制备氮掺杂多孔碳(NPC),以玻碳电极(GCE)为基底电极、Nafion为稳定剂,构建修饰电极(Nafion-NPC/GCE)并应用于芦丁的伏安灵敏检测,芦丁是一种常见具有电化学活性的药物。循环伏安扫描出现一对峰形良好的氧化还原峰,该峰是典型的芦丁电化学反应信号。对相关的电化学参数进行求解,求出电子转移系数(α)和电子转移速率常数(k_s)分别为0.985和0.123 s~(-1)。在最优实验条件下,芦丁的氧化峰电流与其浓度呈良好的线性关系,检测范围为0.1～450.0μmol/L,检出限为0.033μmol/L,本方法可应用于芦丁片中芦丁含量的检测。     

超级电容器用氮/氧共掺杂多孔碳纳米材料的制备及性能研究

超级电容器作为一种新型的储能装置,而电极是决定超级电容器电化学性能的核心部件.在研究工作中,利用D-无水葡萄糖为碳源、三聚氰胺为氮源和NaHCO3为致孔剂成功合成了 一种氮/氧共掺杂碳纳米材料用于高性能超级电容器.在电流密度为1 Ag-1时,电极材料的比电容可达165Fg-1(6MKOH电解液).采用合成方法可以成功实...     

单金属MOF衍生多孔碳微波吸收性能研究进展

现阶段,电子仪器和设备受到空前关注,但是电磁波污染问题也随之加剧,电磁吸波材料可以保护人体和仪器设备免受其干扰,而且对于军用设备的隐身也会起到重要的作用。金属有机框架(MOFs）是一种三维多孔结构,其合成方法简单,尺寸形貌和孔径大小可控,形状结构稳定。其衍生的多孔碳材料因具有较强的导电性和较大的比表面积等优点使其成为热门的应用材料。在微波吸收领域,MOF 衍生多孔碳材料也展现出巨大潜力。文中从 MOF 的中心金属出发,对单金属 MOF 衍生多孔碳材料的研究现状和吸波原理进行了介绍,详细总结了其在微波吸收领域的研究进展,并综合上述进展分析了单金属 MOF 衍生多孔碳做吸波材料存在的问题 最后对其未来发展方向做出了展望和预测     

聚苯胺基气凝胶衍生纳米碳的电化学性能研究

采用树枝状聚苯胺,长纤维聚苯胺,树枝状聚苯胺-石墨烯以及长纤维聚苯胺-氮掺杂石墨烯4种气凝胶作为前驱体,经直接碳化后获得了氮掺杂连续的纳米碳.研究了聚苯胺基气凝胶衍生纳米碳的微观形貌结构、元素组成以及电化学性能.结果表明,树枝状聚苯胺,长纤维聚苯胺,树枝状聚苯胺-石墨烯以及长纤维聚苯胺-氮掺杂石墨烯气凝胶衍生的纳米碳具有连续的多级孔结构,其比表面积分别为273.9、487.7、241.4和295.9 m2·g-1,氮的摩尔分数分别高达7.82％、9.62％、7.91％和10.17％,在0.5 A·g-1的电流密度下分别具有高达268、311、280和362 F·g-1的质量比电容,且倍率性能和循环稳定性能优异.     

多原子掺杂蜜胺泡绵基碳电极的制备及其电化学性能

利用五氯化铌(niobium pentachloride, NbCl5)对碳化后的蜜胺泡绵(melamine foam, MF)进行活化处理,实现杂原子富集,再进行热处理,获得多原子掺杂的蜜胺泡绵基碳海绵(NbNOCSs). Nb NOCSs具有良好的自支撑三维网状结构,可直接用作单片电极,无需任何添加剂.实验结果表明, NbCl5的活化对提高NbNOCSs电极的电化学性能有着重要作用.与未经NbCl5活化的NbNOCS相比, NbNOCS-1/3 (NbCl5与一次碳化的MF的质量比为1∶3)因其独特的孔隙结构、丰富的赝电容活性物质和良好的离子转移特性而表现出更优异的电化学性能. NbNOCS-1/3在电流密度为0.5 A·g^-1时表现出173.4 F·g^-1的高比电容;在50 A·g-1时有59.49%的高容量保持率;在10 A·g^-1电流密度下循环10 000次后仍有90.78%的容量保持率,显示出良好的电化学循环性能.     

杨树叶衍生生物质碳的制备及其电化学性能研究

以庨价的KOH为活化剂,将杨树叶前驱体转化为有序的多孔碳(HPC).用HPC组装的对称超级电容器表现出优庹的电化学弼能.HPC-4-500的比电容非常高,可以达到305 F/g,拥有着良好的倍率弼能.结果表明,HPC电极具有优庹的电化学弼能.因此,HPC将是一种适用于超级电容器应用的庨价活弼材料.     

氮磷共掺杂三维石墨烯的制备及其电化学性能的研究

有机元素共掺杂能有效改善碳材料的电容性能。通过氮、磷共掺杂合成三维石墨烯(N/P-G)电极材料。通过XRD、SEM、TEM、XPS等对样品微观结构和表面物性进行表征。结果表明,当掺杂氮含量为7.03%,磷含量为4.62%,所合成N/P-G的比表面积可达156.138 m2·g-1,其平均孔径为4.45 nm,同时具有三维多孔结构。电化学性能研究表明,在1 A·g-1电流密度下比电容高达145.4 F·g-1,在16 A·g-1电流下比电容仍可保持100.8 F·g-1。所制备的氮磷共掺杂石墨烯作为电极材料可以应用于超级电容器中,前良好。     

菊花茶衍生多孔碳的制备及其超级电容器性能研究

以菊花茶为碳源,以庨价的KOH为活化剂,采用高温煅烧法将菊花茶前驱体转化为暕序的多孔碳(SAPC).循环伏安(CV)测试证明SAPC-600-0.2电容主要由双电层提供且具暕优异的倍率性能.采用恒电流充放电测试(GCD)对SAPC-600-0.2进行电容性分析,电流密庞为1 A/g时,SAPC-600-0.2的比电容达...     

N,S双掺杂活性炭的制备及其电化学电容性能

以人发和蔗糖为炭源,通过水热碳化法和相继的KOH活化法,成功制备了N,S双掺杂活性炭.通过SEM、氮气吸附和XPS对所制备的碳材料的形貌、结构和表面性质进行了详细的表征.在6mol·L-1 KOH电解液中,对所制备的碳材料的电化学电容性能进行了测试.由于N、O、S等多种类的元素掺杂所表现出来的协同效应,所制备的碳材料表现出较大的赝电容,在6mol·L-1KOH电解液中的比电容值可以达到174.5F·g-1.实验利用可再生生物质,成功制备出了多种杂原子掺杂的碳材料,该碳材料拥有高比表面积和优异的电化学性能.     

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.     

氮掺杂碳量子点电化学发光检测谷胱甘肽

碳量子点(CQDs)以其优良的光电性能,以及环保、价廉、易得的优点而受到极大关注以柠檬酸(CA)和三聚氰胺(Melamine)为原料,采用一步水热法成功制备了氮掺杂的碳量子点(N-CQDs).对其形貌、组成及光谱性能进行了表征,详细研究了其电化学发光(ECL)性能,结果表明：所合成的N-CQDs在共反应剂过硫酸钾(K₂S₂O₈)存在下能发射强且稳定的ECL信号进一步研究显示：金纳米粒子(Au NPs)的存在会导致N-CQDs的ECL信号猝灭,而谷胱甘肽(GSH)的加入又能使其ECL信号得以恢复.根据这一特点实现了对GSH的灵敏检测,线性响应范围为1.0×10^-9～1.0×10^-4 mol·L^-1,检出限是8.0×10^-10 mol·L^-1.该策略也可用于其他含巯基(-SH)的生物硫醇类物质的检测.     

MnO@CoMn2O4/N-C纳米线复合材料的制备及其作为锂离子电池阳极材料的电化学性能

过渡金属氧化物作为锂离子电池(lithium-ion batteries,LIBs)阳极材料时具有较高的理论容量,但因其电导率低,以及充放电过程中的体积膨胀效应常会导致容量的快速衰减.碳包覆是提升金属氧化物导电性的有效方法,二者之间的协同效应也可以有效提升材料的电化学性能.以MnO_2纳米线为模板制备出MnO_2@ZIF-67有机-无机杂化纳米结构,再通过退火处理合成了氮掺杂碳包覆的MnO@CoMn_2O_4纳米线复合材料(MnO@CoMn_2O_4@N-C).ZIF-67的有机配体在高温煅烧过程中发生碳化反应,产生了氮掺杂碳,提升了导电性.当作为锂离子电池阳极材料时,MnO@CoMn_2O_4/N-C纳米线复合材料在0.1 A/g电流密度下的首次放电比容量为1 594.6 mA·h/g,并且在100次充放电循环后的放电比容量仍保持在925.8 mA.h/g,在0.5 A/g电流密度下经200次充放电循环后的放电比容量仍维持在837.6 mA·h/g,同时具有优异的倍率循环性能.这种优异的电化学储能特性主要来源于复合材料的特殊结构,以及氮掺杂碳的包覆.     

氮掺杂碳量子点荧光探针快速检测山梨酸钾

山梨酸钾属于酸性食品防腐剂,能有效地抑制霉菌、酵母菌和好氧性细菌的活性,延长食品的保存时间,并保持食品原有的风味.本研究通过一步水热法合成了水溶性良好的荧光氮掺杂碳量子点（NCQDs）,基于山梨酸钾能有效地猝灭NCQDs而构建了快速检测山梨酸钾的荧光探针.在最佳实验条件下,山梨酸钾浓度在3.0×10^-5～1.0×10^-4mol/L和1.0×10^-7～3.0×10^-5mol/L范围内与NCQDs荧光猝灭强度呈现良好的线性关系,检出限为9.5×10^-8mol/L.我们已将其用于苏打水及白醋中山梨酸钾含量的测定,回收率分别为98.25%～102.7%和98.33%～101.8%.     

硼掺杂多孔碳的构筑与储钾性能研究

碳材料具有来源广、易制备等优点,是极具潜力的钾离子电池负极材料.以葡萄糖为碳前驱物,四硼酸钠为硼源,氯化钠为模板,制备了硼掺杂多孔碳.材料表征结果表明,硼掺杂多孔碳由超薄多孔碳纳米片组装而成,具有三维网络结构、较大的比表面积(577.8 m2/g)及孔体积(0.66 cm3/g).当用作钾离子电池负极材料时,该硼掺杂多...     

钴/氮掺杂多孔纳米碳材料催化选择性还原硝基芳烃

为提高非均相钴催化剂的还原性能,该文以钴、锌双金属类沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)作为自牺牲模板,通过高温煅烧制备了氮掺杂多孔碳负载的钴催化剂(Co@NC)。采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)等方法对所得样品的晶体结构、形貌特征及组成进行了表征。结果显示：高温煅烧之后,ZIFs前体的结构得到了很好的保留;所得催化剂可以在室温条件下,以水合肼作为还原剂,高产率和高选择性地还原硝基芳烃;且该催化剂具有优异的循环稳定性,循环10次之后催化活性和选择性没有明显的变化。