稻壳基碳材料制备及其电化学性能研究

以生物质稻壳为原料,以不同的金属盐作为活化剂和石墨化催化剂,利用水热和活化相结合的方法,在不同的活化温度下,制备出了多孔石墨化碳材料.通过扫描电子显微镜(SEM)、氮气吸脱附、拉曼光谱和X射线衍射(XRD)等表征方法对所制备的碳材料进行分析.结果表明,在800℃下进行活化,能得到高比表面积(1549.4 cm2/g)和较高石墨化程度的碳材料,在1 A/g的电流密度下,比电容为354.8 F/g,在5 A/g的电流密度下循环10000次后,比电容为起始值的85.5％,表现出良好的倍率性能和循环稳定性.     

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%。     

柔性超级电容器电极材料的制备及其性能研究

柔性储能装置是柔性电子器件的必备材料之一,其具备高柔性、高强度以及优异的电化学性能.以纳米纤维素作为柔性基底,提供支撑增强的作用,探究了不同电化学扫描速率、不同电流密度以及循环充放电对柔性电极材料电化学性能的影响.结果表明,随着扫描速率和电流密度的增大,比电容逐渐下降,扫描速率为10 mV/s时,柔性电极材料的比电容为100.78 F/g,扫描速率为90 mV/s时,比电容降为10.73 F/g,电流密度为0.5 A/g时,柔性电极材料的比电容为70.50 F/g,电流密度为1 A/g时,比电容降为10.10 F/g;在0.5 A/g的电流密度下,充放电一次之后,柔性电极材料的比电容为70.50 F/g;随着石墨烯量的减少,柔性电极材料的面电阻逐渐增大.综合以上结果,由于石墨烯优异的电子传导速率和聚苯胺优异的法拉第电容性能,柔性电极材料具备良好的电化学性能和稳定性,该制备工艺对柔性电极材料研究发展具有一定意义.     

以蒲草绒为碳源制备多孔碳及其在电化学中的应用

以蒲草绒为生物质碳源制备了具有高比表面积的多孔碳材料,其在超级电容器以及钠离子电池方面得到了较好的应用,并研究了不同活化比例对其电化学性能的影响。最佳比例条件下,0.5A/g的电流密度下,制备的碳材料在超级电容器中可以得到260F/g的比电容值,循环2500圈之后可以保持初始容量的92.7%;而在其作为钠离子电池负极的应用上,0.05A/g的电流密度下,其比容量可达245mAh/g;在大倍率(10A/g)下,其比电容仍然高达87mAh/g,在1A/g循环1000圈之后,其容量衰减仅衰减了16.4%,在5A/g循环1000圈仅衰减了11%,表现出了良好的电化学性能。     

核壳结构ZIF-67@ZIF-8的制备及其超级电容性能研究

采用胶体化学合成法,在室温下使六水硝酸钴[Co(NO3)2·6 H2O]与2-甲基咪唑(MeIm)反应制备出ZIF-67,并将其作为湿种子,再通过原位生长法将二水乙酸锌(C4H6O4Zn·2 H2O)与2-甲基咪唑(MeIm)生成的ZIF-8包裹在ZIF-67外,制备出核壳结构ZIF-67@ZIF-8材料,并用场发射扫描电镜(FE-SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等方法对材料的形貌和结构进行表征.实验通过控制变量法改变原料金属离子的摩尔配比,得到不同配比下的样品,并将其制备成工作电极,在三电极体系下进行循环伏安法、恒流充放电法等电化学测试,结果表明,在原料金属离子(Co2+与Zn2+)的摩尔比为1:1时,制备出的材料在恒流充放电测试中电流密度为1 A/g时比电容为1144.4 F/g,具有较高的比电容以及较好的循环稳定性.     

含对苯二胺的聚苯胺制备及其超电容性能

常温下氧化苯胺和对苯二胺制备超电容聚合材料,研究对苯二胺用量对聚合物材料比电容的影响。通过循环伏安、恒电流充放电、交流阻抗、FT-IR表征,结果表明控制对苯二胺和苯胺在一定比例范围内可以提高聚合物材料的比电容,在对苯二胺和苯胺物质的量比为2∶8时,聚合物材料比电容最高可达756 F/g(1 A/g),是同条件下聚苯胺比电容(600 F/g)的1.26倍,在高电流密度充放电下,聚合物材料在比电容方面依然保持显著的优势,聚合物材料具有0.1Ω的低电荷传质阻抗,可作为超级电容器材料。进一步分析表明,对苯二胺和苯胺聚合提高了聚合物材料中的醌环含量,进而提升了材料的赝电容。     

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。     

纳米花状MnO_2/Ni电极的制备及其电容性能研究

采用简单的一步水热法,在泡沫镍基体上自生长了由纳米片组装而成的花状MnO_2,制得MnO_2/Ni电极,且具有较高的负载量(2.4 mg/cm~2),通过X射线衍射光谱法(XRD),扫描电子显微镜法(SEM),能量散射光谱(EDS)表征其结构、形貌及元素组成,表明这一结构为花状δ-MnO_2(水钠锰矿型MnO_2);并在三电极体系下,利用循环伏安曲线(CV)、恒电流充放电曲线(GCD)和电化学交流阻抗频谱(EIS)等电化学方法表征其电容性能,结果表明,小电流密度下,该电极表现出更好的电容性能,在0.2A/g的电流密度下,比电容高达380.2F/g;在2A/g电流密度下,经过1000次循环,比电容依然保持起始的94.2%,且循环前后,电极的电阻并没有发生明显的变化。因此,表现出良好的电容性和稳定性。     

由MOF-5制备的活性多孔碳及其超级电容特性

以金属-有机骨架化合物MOF-5为原料,900℃直接炭化制备多孔碳电极材料,并进一步在浓HNO3中活化得到活性多孔碳(APC)。用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和氮气吸附等温线等对样品的结构与形貌进行表征。并且以APC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、漏电流、自放电、循环寿命等电化学测试。结果表明:样品的比表面积为654 m2/g,并且其孔结构是由微孔、介孔和大孔组成,其最可几孔径为1.93 nm;用APC材料作电极材料组装的超级电容器有良好的电化学性能,在1 A/g充放电电流密度下,APC电容器的比电容可达72 F/g,循环5 000次后,比电容几乎没有减少。     

中空二氧化锰制备及其电化学性能研究

制备出两种形态的MnO_2,中空微球和中空微方,采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FES EM)、透射电子显微镜(HRTEM)和N2吸脱附对两种材料进行了表征,结果显示中空微球具有较小的粒径和较大的比表面积。将两种材料应用于电容器,中空微球具有更优异的电化学性能,在0.1 A/g电流密度下的比电容为263 F/g,当电流密度增大至5 A/g时,比电容为157 F/g,容量保持率高达60%。     

Nd掺杂的Ni-Al LDHs的制备及其电化学性能研究

采用传统共沉淀法制备了层间阴离子为碳酸根的Ni-Al-Nd三元层状双氢氧化物,利用X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)对合成产物的结构和形貌进行表征。采用循环伏安(CV)、恒电流充放电(GCD)和交流阻抗谱(EIS)对材料的电化学性能进行测试,结果表明,掺杂了钕元素的镍铝层状双氢氧化物相比纯的镍铝层状双氢氧化物,电容性能得到明显提升,在1 A/g电流密度下的比电容从1 605 F/g提升至2 114 F/g。     

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     

HAP模板法制备有序多孔炭材料及其电性能研究

利用纳米羟基磷灰石(HAP)为模板,麦芽糖(MO)为碳源,通过固化、炭化等过程,制备有序多孔炭材料(HAP-C)。采用扫描电镜(SEM)、N2吸/脱附以及电化学分析方法等对HAP-C进行物理表征和电化学性能分析。结果显示,HAP/MO的质量比对HAP-C的比表面积、孔结构以及电化学性能有着重要影响。制备的多孔炭呈海绵骨架结构,具有较高的比表面积(1 073.5 m2/g)和大的孔容(3.28 cm3/g)。电化学测试显示,当HAP/MO的质量比为1∶2(HAP-C-1∶2)时,具有较高的质量比电容,在扫描速度为5 m V/s时,质量比电容达198 F/g;倍率性能测试显示,当电流密度增大25倍时,质量比电容保持率为58.0%,显示出良好的倍率性能。     

盐酸掺杂聚吡咯的电化学电容性能

在低温(0℃)下化学氧化合成了盐酸掺杂聚吡咯(PPY),观察了聚合物的结构和形貌;用恒流充放电、循环伏安和交流阻抗法研究了聚合物的电化学电容性能。合成的PPY呈颗粒状,粒径约为0.2～0.3μm。当电流密度为8 mA/cm2时,PPY在1 mol/L Na2SO4溶液中的单电极比电容达350.2 F/g;当电流密度为10 mA/cm2时,第100次循环时的比电容为初始值的90.6%。     

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。     

电化学还原法制备石墨烯膜电极

采用电化学还原法成功将氧化石墨烯还原,得到具有一定柔性的石墨烯膜。利用扫描电子显微镜法(SEM)、透射电子显微镜法(TEM)、拉曼光谱、X射线光电子光谱法(XPS)等测试手段对石墨烯材料的结构和形貌进行了表征;结果表明,所制备的石墨烯形貌较好、表面平整、无褶皱;通过测试其电化学性能对其还原电位、膜层厚度等制备条件进行了优化;当伏安循环电压范围为-2.0~2.0 V、膜厚度为1μm时,得到的石墨烯膜电化学性能优异,电流密度为0.1 A/g时,比电容可以达到123.8 F/g。     

煅烧温度对Li1+xV3O8电化学性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了锂离子电池正极材料Li1+xV3O8;讨论了煅烧温度对材料循环性能的影响。利用FTIR、TG-DTA、XRD等手段表征材料的结构,在电池测试系统上对组装的电池进行了电化学性能测试。结果表明,在550℃下灼烧3 h得到的正极材料有较高的比容量和较好的循环性能。在50mA/g的电流密度下,在50次充放电循环过程中,容量曲线呈折线递增趋势。     

双电层电容器用不同电解液的电化学性能

研究了双电层电容器(EDLC)用离子液体1-乙基-3-甲基咪唑三氟乙酸盐[EMIm]CF3COO和30%KOH在高比表面积(3 250 m2/g)活性炭电极上的电化学性能.30%KOH的电容特性、大电流充放电性能均优于[EMIm]CF3COO,而[EMIm]CF3COO的比电容随应用电压的提高而增加,使电容器在提高功率密度的同时提高了能量密度.     

水热辅助法制备富锂材料Li_(1.2)Co_(0.13)Ni_(0.13)Mn_(0.54)O_2及性能表征

以LiAc和Li2CO3为锂源,使用水热辅助草酸盐共沉淀法制备出富锂锰基正极材料Li_(1.2)Co_(0.13)Ni_(0.13)Mn_(0.54)O_2。采用X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、交流阻抗法(EIS)和恒流充放电测试对材料的结构,形貌和电化学性能进行表征。研究表明,以LiAc为锂源制备的材料在20 mA/g、2.0~4.8 V电位区间内比容量最高达265 mAh/g,首圈效率达到79.3%,而使用Li2CO3为锂源制备的材料拥有较好的循环性能,在0.5C和1.0C下经过50圈循环后比容量仍有192和183 mAh/g。