炭气凝胶的制备及在超级电容器中的应用

以间苯二酚和甲醛为原料,通过溶胶-凝胶法制备炭气凝胶。用XRD、SEM和N2吸附等进行物理性能分析;用交流阻抗谱、恒流充放电等进行电化学性能测试。随着碳化温度的升高,炭气凝胶的结构逐渐向石墨过渡;比表面积先增加、后减小;平均孔径逐渐增大。碳化温度为900℃时,所得炭气凝胶CA-900的结构最接近石墨,比表面积最大,为693. 1 m~2/g。CA-900用作超级电容器电极材料具有较好的电化学性能,在288. 97 W/kg比功率下的比能量为16. 76 Wh/kg,以0. 1 A/g的电流(0. 01～2. 85 V)循环2 000次,电容保持率高达90. 18%。     

炭气凝胶的制备及其在超级电容器中的应用

以间苯二酚(R)和甲醛(F)为原料,碳酸钠(C)作为催化剂,制备了炭气凝胶。用红外测试(IR),X射线衍射分析(XRD),扫描电镜分析(SEM)等对所合成的样品进行了表征,发现炭气凝胶具有珍珠串式的无序多孔网络结构,属于非晶态物质,其X射线衍射图是由一个或两个弥散峰组成,并研究了炭气凝胶电极在不同电解液中的循环伏安性能,计算了它们的比电容。通过对测试结果进行比较和分析发现,在6mol/LKOH溶液中,炭气凝胶电极比容量可达110.06F/g。恒电流充放电试验表明,电极电化学性能稳定,循环寿命长,所制备的电容器比电容达28F/g。     

分散剂对MnO_2/AC电化学电容性能的影响

添加不同系列的聚乙二醇(PEG)分散剂,采用化学混合法制备了MnO2/AC(活性炭)复合材料.应用X射线衍射、恒流充放电、交流阻抗和循环伏安等方法研究了各分散剂对产物结构与电化学性能的影响.实验结果表明,分散剂聚乙二醇(PEG)的聚合度对MnO2/AC复合材料的比电容和循环寿命有显著的影响,其中PEG400作为分散剂制备的复合材料具有最好的电化学电容行为.以PEG400制得的复合材料为正极,活性炭为负极组成超级电容器,在电流密度为100 mA/g条件下,MnO2/AC复合材料的比电容达366 F/g,且经500次充放电循环后容量仍保持在94%以上,显示出该复合材料具有良好的超电容特性.     

PANI/MWCNT复合材料电容性能研究

采用化学氧化法制备了聚苯胺(PANI)及聚苯胺/多壁碳纳米管复合材料(PANI/MWCNT),扫描电镜(SEM)、IR表征样品并利用循环伏安法、交流阻抗及恒流充放电测试研究其电容性能。结果表明,PANI/MWCNT电极在1 mol/L的H2SO4溶液中电容性能良好,在5 mA/cm2的电流密度下比电容为523 F/g。PANI/MWCNT电极较纯PANI电极有更好的大电流放电能力,50 mA/cm2下复合电极的比电容仍达490 F/g,容量仅衰减了6.31%,而PANI电极的容量则衰减了29.74%。交流阻抗证明,与纯PANI电极相比,PANI/MWCNT复合电极的电阻较低,且具有更为优越的功率性能。     

石墨烯/Bi2O3的制备及其电化学性能

采用溶剂热法制备了不同质量比的石墨烯/Bi_2O_3复合材料。经X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)等表征了产物的组成、结构和形貌;通过循环伏安、恒电流充放电和交流阻抗对复合材料的电化学性能进行了研究。结果表明:所合成石墨烯/Bi_2O_3复合材料分散均匀,电化学性能优异,内阻较小。当氧化石墨与Bi_2O_3质量比为1∶1时,电化学性能最佳;在1 A/g电流密度下,比电容达到了753 F/g;10 A/g电流密度下,电容保持率高达87%,具有良好的倍率性;在2 A/g电流密度下经1 000次充放电循环,比电容保持率为71%。     

CNTs/PPy/MnO_2复合材料的制备及电容性能的研究

采用自组装法制备CNT/PPy/MnO_2三元复合材料,利用扫描电子显微镜、X射线衍射、红外光谱对其结构和形貌进行表征,通过循环伏安、恒流充放电及交流阻抗对其电化学电容性能进行了研究,并讨论了不同配比对复合材料的电化学性能的影响。结果表明:CNT/PPy/MnO_2三元复合材料在质量比为m(CNT)∶m(PPy)∶m(MnO_2)=45∶10∶45时,内阻小且具有良好的充放电可逆性,在1 mol/L的Na_2SO_4溶液中,以0.28 A/g电流密度放电时,比电容可达178 F/g。扫描500圈后,电容保持率仍在92%以上,表明具有良好的循环稳定性。     

聚吡咯/脲醛树脂多孔碳的超级电容性能

以脲醛树脂(UF)为前驱体,经高温碳化和氢氧化钾溶液活化处理,制备脲醛树脂多孔碳(UFC),采用原位化学聚合法制备聚吡咯(PPy)/UFC复合材料。通过SEM、XRD和红外光谱等分析复合材料的形貌和结构特征;采用循环伏安、电化学阻抗和恒流充放电测试复合材料的电化学性能。PPy/UFC复合材料比单独的PPy和UFC具有更高的比表面积和更好的电化学性能,以4 A/g在-1.0~0 V循环,比电容为545 F/g,循环2 000次的电容保持率为91%。     

石墨烯/镍掺杂二氧化锰复合材料的电化学性能

通过液相共沉淀法制备了石墨烯/镍掺杂二氧化锰(MnO2)复合材料。用XRD、SEM分析复合材料的微观结构和表面形貌,用恒流充放电、循环伏安及交流阻抗研究复合材料的电化学性能。镍掺杂的Mn O2为α-MnO2,粒径约为50 nm。复合材料具有良好的电化学性能,在电解液2 mol/L KOH中0.5 A/g、-0.2~0.8 V时的比电容达到319 F/g,循环伏安测试结果表明,电化学可逆性较好。     

共沉淀法制备NiCo_2O_4及其超级电容器电化学性能

以醋酸盐为原料,共沉淀法成功制备出纯尖晶石结构NiCo_2O_4电极材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、N2吸脱附分析(BET)方法对试样的结构形貌及比表面积进行了表征,通过循环伏安、恒流充放电、交流阻抗测试其电容性能。结果表明:在100 mA/g电流密度下恒流充放电,比电容可达218 F/g,在300 mA/g电流密度下,循环100次,容量保持率保持在65%以上。     

嵌段共聚物对树脂基多孔炭电化学性能的影响

以间苯二酚(R)、甲醛(F)为原料,盐酸作催化剂,通过添加嵌段共聚物F127作致孔剂,利用溶液协同自组装和炭化处理制备多孔炭材料。采用扫描电镜、透射电镜和N2吸附分析不同F127加入量制得的多孔炭材料的形貌和孔隙结构,并利用直流充放电、交流阻抗技术和循环伏安法测定以上述多孔炭材料为电极的双电层电容器(EDLC)的电化学性能。结果表明:酸催化下的酚醛树脂基体网络结构在炭化过程中较好地保留了F127形成的微相结构,不同F127加入量制得的多孔炭材料比表面积在640～700 m2/g。F127/R为1.3时制得的多孔炭材料比表面积为701.2 m2/g,孔容为0.54cm3/g,其中中孔孔容0.362 cm3/g,中孔率达67.04%;在30%KOH电解质溶液中低电流密度(1 mA/cm2)充放电时的比电容为165 F/g,电流密度增大20倍,容量保持率为95%,经过5 000次循环,容量保持率达94%以上,具有良好的大电流充放电性能和循环性能。     

PAN基凝胶聚合物电解质超级电容器

采用内聚合法制备PAN基凝胶聚合物电解质超级电容器。采用交流阻抗、循环伏安、恒流充放电等测试方法对超级电容器的性能进行了测试。结果表明:凝胶聚合物电解质的电导率较高,其中10%丙烯腈 1 mol/L LiClO4/EMC EC(质量比1∶1)电解质的室温电导率达到9.34 mS/cm,且由其组成的电容器比电容达24.29 F/g(0.5 mA/cm2);10%丙烯腈 1 mol/L LiClO4/PC EC(质量比1∶1)电解质电容器比电容为20.57 F/g(0.5 mA/cm2),200次循环后比电容下降11.75%(2.0 mA/cm2)。     

化学刻蚀铝箔集流体在超级电容器中的应用

比较了不同化学刻蚀时间后铝箔集流体的表观形貌和比表面积,用交流阻抗、恒流充放电和循环伏安等测试分析了铝箔制备的电极的性能。随着铝箔刻蚀时间的延长与腐蚀程度的增加,电极的比电容增大、等效串联电阻减小;当刻蚀时间为80 s时,电极的比电容(165.2 F/g)最大、等效串联电阻(1.4Ω)最小;刻蚀铝箔集流体制备的电极以0.3 A/g的电流在0~2.7 V循环2 000次,电容衰减率不超过1.1%。     

微波辐射法制备竹炭电极材料

以毛竹为碳源,用微波辐射法制备了电化学双电层电容器(EDLC)用竹炭电极材料。用XRD、低温氮气吸附、恒流充放电、循环伏安和交流阻抗等方法分析了微波功率、辐射时间对竹炭电容性能的影响。竹炭最佳制备工艺为:微波功率640W,辐射时间12min。制得的竹炭比表面积达2019.2m2/g,在充放电电流为100mA/g时,比电容为242.3F/g。     

炭气凝胶/石墨烯薄膜在超级电容器中的应用

以炭气凝胶(CA)和氧化石墨烯(rGo)为原料，制备得到炭气凝胶/石墨烯薄膜。炭气凝胶的引入，避免了石墨烯片层紧密堆积或团聚，使得材料呈现松散堆叠。将CA/GO-4炭气凝胶/石墨烯薄膜用作柔性超级电容器电极，获得了高循环寿命的柔性超级电容器，在充放电循环10 000次后容量保持率高达90.21%，呈现出了较高的比电容。制备得到的薄膜不仅可满足柔性超级电容器电极材料的要求，石墨烯还兼具集流体的作用，大幅降低了超级电容器的内阻，极大提升了其电化学性能。     

直接还原高锰酸钾制备CNT/MnO2复合材料

直接还原高锰酸钾(KMnO4)制备了碳纳米管(CNT)/MnO2复合材料。用XRD、SEM和TEM等对复合材料进行形貌和结构分析,发现MnO2均匀地包覆在CNT表面。循环伏安、恒流充放电测试表明,复合材料的比电容较高,循环性能良好,以1 A/g、20 A/g放电的比电容分别为200.3 F/g和120.8 F/g,第2 000次循环(20 A/g)时的电容保持率为94.7%。     

热还原制备的石墨烯材料的电容性能

用改进的Hummers法,通过热还原快速制备石墨烯电极材料。用XRD、FT-IR、SEM和比表面积测试分析样品的物相组成和微观形貌;用恒流充放电、循环伏安和电化学阻抗谱(EIS)技术研究样品的双电层电容性能。样品具有纳米片层结构,以200 mA/g和300 mA/g的电流在0.1~2.7 V充放电,放电比电容分别为124.56 F/g和103.54 F/g;以5~100 mV/s的扫描速率进行循环伏安测试,石墨烯电极表现出良好的双电层电容性能。     

Co8FeS8/氮掺杂石墨烯的制备及其超级电容性能

采用一步水热法制备出Co8FeS8/氮掺杂石墨烯复合材料.用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和显微共焦拉曼对材料结构、形貌进行表征;通过循环伏安、恒电流充放电以及交流阻抗对材料的电化学性能进行测试.结果表明:在1 A/g的电流密度下比电容为691.2 F/g;在电流密度为5 A/g下,经5000次循环后,电容保...     

MnO2/PbO2复合电极的电化学电容行为

研究了向纳米MnO2中添加PbO2制成复合电极的电化学性能。恒流充放电测试表明,PbO2添加量为26.5%时,MnO2单电极的10mA放电比电容从203.6F/g提高到339.2F/g,50mA放电比电容从150F/g提高到267.8F/g。结合循环伏安实验,初步认为PbO2对MnO2的改性作用基于在MnO2充放电过程中,Pb元素进入MnO2晶格,PbO2与MnO2形成了复合物Pb(X)Mn(Y)(X=Ⅳ,Ⅱ;Y=Ⅳ,Ⅲ)。这些复合物可以共氧化和共还原,使MnO2/MnOOH的均相氧化还原过程进行得更为完全。     

超声技术制备PANI/CNTs/NiO复合材料及其电容性能

采用超声技术以对甲苯磺酸为掺杂剂,过硫酸铵为氧化剂制备PANI/NiO/CNTs三元复合材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对材料的表面形貌和结构组成进行表征,通过循环伏安、恒流充放电及交流阻抗测试对电极材料的电化学电容性能进行研究。结果表明:PANI/NiO/CNTs三元复合材料改善了NiO电极材料的充放电可逆性和电容性。当质量比为m(PANI)∶m(NiO)∶m(CNTs)=80.5∶19.5∶2.7时,具有良好的充放电可逆性,在2 mol/L的KOH溶液中,以1.65 A/g电流密度放电时,比电容可达156 F/g     

掺氮炭气凝胶的制备及电化学性能研究

将三聚氰胺加入间苯二酚、甲醛溶液中,使其同时经过溶胶凝胶过程,凝胶经干燥、炭化后制得掺氮炭气凝胶材料。采用X射线光电子光谱法(XPS)和比表面仪对掺氮炭气凝胶的表面元素组成和孔结构进行了表征,使用恒流充放电、循环伏安、交流阻抗测量掺氮炭气凝胶的电化学性能。测试结果显示,随着三聚氰胺与间苯二酚比例的增加,掺氮量从2.68%(质量分数)增加到4.74%,掺氮炭气凝胶的电阻有所增大,但掺氮炭气凝胶显示出明显的氧化还原峰,证明氮基团产生了法拉第氧化还原反应,从而提高了炭气凝胶的比电容。