氮杂化介孔碳制备方法及在超级电容器中的应用进展

氮杂化介孔碳是在有序介孔碳的骨架中掺入氮原子部分取代碳原子形成的多孔物质,是一种具有优异性价比的新型碳材料。综述了氮杂化介孔碳的各种制备方法及其特点,重点介绍了混合聚合物炭化法和共聚物炭化活化结合法等新型的氮杂化介孔碳的制备方法;介绍了制备氮杂化介孔碳的碳、氮原料的来源和特点;总结并提出了提高氮杂化介孔碳比电容的途径和方法;提出了导电性氮杂化介孔碳的制备新方法。建议将氮杂化介孔碳的制备和酚类废物处理结合起来,以实现酚类废物的综合利用;建议将掺氟氧化锡原位引入氮杂化介孔碳的制备中,催化活化得到导电性氮杂化介孔碳材料。     

壳聚糖基介孔碳的制备研究进展

介孔碳材料具有比表面积大、孔径可调、表面易修饰以及化学稳定性好等优点,被广泛应用于工业、能源以及医药等领域.综述了近年来壳聚糖基介孔碳的制备方法,并根据存在的问题,展望了其今后的发展方向.     

介孔碳球的制备研究进展

作为一类新型球形介孔碳材料,介孔碳球具有较大的比表面积及孔容、可调的孔径、易于修饰的表面、良好的化学稳定性和机械性等特性,因此在环境治理、能量储存与转化、生物医药、催化应用和功能材料等领域有着巨大的应用潜力.综述了模板法、St?ber法、水热碳化法、微乳聚合法以及组合法等制备介孔碳球的相关研究,提出了介孔碳球在制备方面...     

生物质碳基材料的制备及其在超级电容器中的应用

近年来,生物质碳基材料凭借其本身优异的化学性能引起研究者的青睐,本文主要介绍了超级电容器的构造及工作原理;综述了影响碳基超级电容器比容量大小的因素,并讨论了生物质在超级电容器中的应用及其应用前景。     

金属负载型有序介孔碳催化剂的制备及应用研究进展

在金属负载型有序介孔碳催化剂的制备工艺过程中,合成比表面积高、孔道结构规整、活性组分高度分散以及粒径尺寸小的催化剂是当前研究的热点,常用的制备方法有浸渍法、化学还原法、一步合成法及共组装合成法等。通过对介孔碳载体改性并采用不同的制备方法调控活性金属在有序介孔碳载体中的粒径及分散度,可提高其在工业废水处理、电化学、催化、储氢等领域的性能。     

分级多孔碳的制备及其在超级电容器中的应用

超级电容器因其高功率密度、超高速充放电、高稳定性等突出特点在电化学储能装置中引起人们极大关注.在当前开发的电极材料中,碳材料因其良好的导电性、孔隙率及形貌可调等特点备受青睐.传统的单一微孔碳材料具有较大的比表面积,但存在利用率低、孔道堵塞、电阻较大等问题.针对上述问题,研究人员对分级结构多孔碳材料开展了广泛的研究.本工...     

纤维状介孔碳材料的制备及超级电容性能的研究

以间苯二酚-甲醛树脂为碳源,十六烷基三甲基溴化铵为表面活性剂,九水硅酸钠为助剂,制备纤维状介孔碳材料。采用扫描和透射电子显微镜对样品进行表征,表明样品具有纤维状形貌并存在无序介孔结构;氮气吸附脱附测试结果表明,样品具有较高的比表面积(1 257 m²/g),均一的介孔(4.0 nm);电化学测试结果表明,当电流密度为1 A/g时,其比电容为158.5 F/g,具有良好的电容性能和循环稳定性,可作为电极材料应用于超级电容器中。     

纤维状介孔碳材料的制备及超级电容性能的研究

以间苯二酚-甲醛树脂为碳源,十六烷基三甲基溴化铵为表面活性剂,九水硅酸钠为助剂,制备纤维状介孔碳材料。采用扫描和透射电子显微镜对样品进行表征,表明样品具有纤维状形貌并存在无序介孔结构;氮气吸附脱附测试结果表明,样品具有较高的比表面积(1 257 m~2/g),均一的介孔(4.0 nm);电化学测试结果表明,当电流密度为1 A/g时,其比电容为158.5 F/g,具有良好的电容性能和循环稳定性,可作为电极材料应用于超级电容器中。     

木质素基介孔碳材料的制备及应用进展

木质素是自然界中唯一可提供再生性芳香基化合物的非石油类资源,酚羟基的可替代性、低成本及其高含碳量使其成为合成可持续介孔碳的优选前体。本文分别介绍了采用硬模板法、软模板法、双模板法、活化法、水热法以及溶胶-凝胶法制备木质素基介孔碳材料的最新研究进展。分析对比了采用不同方法制备的介孔碳材料所具有的孔道结构和形貌特点,并详细说明了其在吸附、催化、药物缓释和超级电容器等主要方面的应用。最后根据木质素基介孔碳材料在制备及应用过程中所面临的困境,提出发展一种简单、绿色、低成本的合成方法用以制备新型介孔结构的高性能复合型木质素基介孔碳材料将成为今后主要的研究方向。     

富氮多孔碳纤维的制备及其在超级电容器中的应用

以聚丙烯腈（PAN）为前驱体,制备具有发达三维网络结构的大/中孔PAN纤维,采用水合肼和盐酸羟胺处理使PAN纤维在产生交联反应的同时进一步引入氮原子,制备了富氮多孔碳纤维,并考察了富氮多孔碳纤维的形貌结构、孔结构特征及电化学性能。结果表明：富氮多孔碳纤维中的N和O原子含量分别为13.53%和8.01%,在电流密度为0.1 A/g时,比电容为222 F/g,比表面电容达0.80 F/m²。     

A review of the advancements in the synthesis and modification of mesoporous carbon and its application to electrochemistry

In the 21st century, materials science has developed rapidly. Mesoporous carbon is now among the most attractive substances due to its enormous specific surface area, high porosity, and structured pore structure. There are many methods to synthesize mesoporous carbon, among which the template method is widely used because of the variety of templates and synthesis pathways. Mesoporous carbon has been used in many fields. Its good electrical conductivity, lightweight nature, and low price have led to many applications in electrochemistry, such as capacitors, electrodes, and materials for electric vehicles. This work contains a literature overview on the synthesis methods and modification techniques for mesoporous carbon, as well as its application in electrochemistry, which serves as a guide for the future growth of mesoporous carbon research.     

超级电容器电解质研究进展

简述了近年来国内外超级电容器各种电解质,包括水系、有机体系、离子液体、固态、氧化还原等电解质的最新研究进展以及重要的理论和技术突破,着重对离子液体、水溶液及有机电解质作为超级电容器电解质的性能进行了比较,并对杂质离子的穿梭效应引起的自放电进行了讨论。最后总结指出开发具有低黏度、高电导率和高电化学稳定性的离子液体电解质是将来超级电容器在基础领域中研究的重点,并有望成为有机电解液的替代者。此外离子液体与混合有机溶剂多种成分的优化组合也是电解质的发展趋势。     

模板法制备有序中孔炭材料及其性能

以SBA-15为模板,蔗糖为炭源,在不同的炭化温度下合成了不同比表面积的中孔炭材料。利用红外光谱(IR), 小角X射线衍射(XRD), 透射电镜(TEM),N₂吸脱附及循环伏安测试等技术考察了不同炭化温度对中孔炭材料形貌、比表面积、孔体积及比电容的影响。结果表明：最佳炭化温度为700℃,TEM观测表明,700℃炭化所制备的样品孔结构呈二维六角有序分布,N₂吸脱附测试表明,该样品的孔体积为1.88 cm³•g^-1,比表面积为1394 m²•g^-1,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;采用循环伏安测试电极及电容器的电化学行为,结果显示,该样品单电极在6 mol•L^-1的KOH电解液中,扫描速度为1 mV•s^-1时,比电容可达212 F•g^-1,是一种理想的超级电容器电极材料。     

钴酸镍基纳米材料在超级电容器中的研究进展

电极材料是决定超级电容器性能的关键因素。钴酸镍纳米材料因其合成简单,价格低廉,储量丰富且理论比电容较高等优点,成为超级电容器电极材料的研究热点。但钴酸镍纳米材料导电率较低、比表面积较小且电化学稳定性较差等缺点严重影响了其实际应用。本文简单介绍了钴酸镍纳米材料的晶体结构以及其作为超级电容器电极材料时的储能机理,同时结合一些示例归纳总结了钴酸镍基纳米材料的制备方法以及钴酸镍纳米材料的改性研究现状,包括形貌改性、复合改性及引入缺陷。最后指出,钴酸镍基纳米材料的环保且高效的制备方法,通过掺杂或缺陷等方法改善其电化学性能,增大其工作电压窗口以及探索适用于钴酸镍基超级电容器工作的电解液,将是未来研究的重点。     

介孔沸石合成方法的研究进展

系统地总结了介孔沸石的合成方法,包括对合成的沸石分子筛的后处理、硬模板法和软模板法;并就制备方法和产品结构的特点进行了评述。后处理法包括对沸石分子筛的脱铝处理、脱硅处理及热处理;硬模板主要包括碳纳米粒子、介孔碳黑、碳纳米管、碳纳米纤维、碳气凝胶、有序介孔碳、胶体复制碳、无机纳米粒子等;软模板主要包括高分子聚合物和有机硅烷模板剂。     

Research on synthesis and application of metal-organic frame composites in supercapacitors

Electrode material is a key component of supercapacitors (SCs). As a porous material, metal-organic frameworks (MOFs) have attracted much attention in the field of SCs electrode materials due to their high specific surface area, controllable structure, and adjustable pore size. The low conductivity and stability of MOFs are still the main challenges in practical applications. MOF composite materials are a type of composite materials composed of MOFs and one or more different materials. They can effectively combine the advantages of MOFs with the advantages of other functional materials, such as excellent electrical conductivity and unique electrochemical properties. Therefore, MOF composite materials can achieve high reversible capacity and excellent cycle performance, overcome the shortcomings of MOFs materials, and have broad application prospects in the field of SCs electrode materials. According to the dimensional classification of the materials combined with MOFs, they can be divided into four types of composite materials: 0D, 1D, 2D, and 3D MOFs. The composition and synthesis methods of these four types of composite materials are reviewed. The application of MOF composite materials in the field of SCs is systematically introduced. Furthermore, its development prospects are prospected.     

金属有机框架复合材料在超级电容器中的合成及应用研究

电极材料是超级电容器（SCs）的关键部件,金属有机框架（MOFs）作为一种多孔材料,由于其具有比表面积大、结构可控、孔径可调等优点在SCs电极材料领域得到诸多关注,而MOFs的低导电性和稳定性仍然是实际应用中的主要挑战。MOF复合材料是一类由MOFs与一种或多种不同材料组成的复合材料,它可以有效地结合MOFs和其他功能材料的优势,例如优良的导电性和独特的电化学性质等。因此,MOF复合材料可以实现高可逆容量和优良的循环性能,克服MOFs材料的缺点,在超级电容器电极材料领域具有广阔的应用前景。根据与MOFs复合的材料维度分类,可分为0D、1D、2D和3D MOFs四类复合材料,重点综述了这四类复合材料的组成及合成方法,并系统介绍了MOF复合材料的SCs应用,对其发展前景进行展望。     

法国梧桐枯叶基活性炭的制备及其在超级电容器中的应用

以生物质法国梧桐枯叶为原料,将炭化的枯叶通过KOH化学活化处理,制备法国梧桐枯叶基活性炭（PLAC）。采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线能量色散谱（EDS）、X射线光电子能谱（XPS）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、氮气吸脱附对法国梧桐基枯叶活性炭的形貌、成分、比表面积、孔径分布等进行表征;运用三电极电化学体系,通过循环伏安,恒流充放电,循环稳定性测试,电化学阻抗谱分析法国梧桐枯叶基活性炭的超级电容器电极性能。结果显示,在800℃下碳化,通过KOH活化处理的法国梧桐基活性炭制备的电极,在1 A·g^-1电流密度下,比电容达到266 F·g^-1。电极在5 A·g^-1的电流密度下循环2000次后,比容量仍保留 97.0%,展示出良好的电极性能。     

Template method synthesis of mesoporous carbon spheres and its applications as supercapacitors

Mesoporous carbon spheres (MCS) have been fabricated from structured mesoporous silica sphere using chemical vapor deposition (CVD) with ethylene as a carbon feedstock. The mesoporous carbon spheres have a high specific surface area of 666.8 m²/g and good electrochemical properties. The mechanism of formation mesoporous carbon spheres (carbon spheres) is investigated. The important thing is a surfactant hexadecyl trimethyl ammonium bromide (CTAB), which accelerates the process of carbon deposition. An additional advantage of this surfactant is an increase the yield of product. These mesoporous carbon spheres, which have good electrochemical properties is suitable for supercapacitors.     

超盐环境下含氮碳气凝胶的制备及其在超级电容器中的应用

多孔碳材料因其优异的导电性和稳定性,以及成本低廉等优点而成为当今的研究热点之一。以苯酚、甲醛和三聚氰胺为原料,利用高浓度氯化锌来提供超盐环境,经溶剂热反应后,在氮气中800℃下热解制得了含氮碳气凝胶(NCA)。扫描电子显微镜、拉曼光谱、X射线光电子能谱和氮气吸附等表征结果表明,该含氮碳气凝胶具有分级多孔蜂窝状结构,其比表面积高达729.6 m2/g。采用三电极测试体系测试了含氮碳气凝胶的电化学性能,结果表明,在三电极体系中,以0.5 mol/L H₂SO₄作为电解液,含氮碳气凝胶在电流密度为1 A/g时比电容达到350.7 F/g;在电流密度为20 A/g时,经过10000次充放电后,含氮碳气凝胶的电容保持率仍高达97.8%。在双电极体系中,含氮碳气凝胶在800 W/kg的功率密度下,能量密度可达26.8 (W·h)/kg。上述结果表明,该含氮碳气凝胶是一种非常理想的超级电容器电极材料。