竹炭基高比表面积活性炭电极材料的研究

以竹节为原料，在隔绝空气的条件下，经不同温度炭化处理后与KOH混合，制取竹炭基高比表面积活性炭。考察了炭化温度、KOH与竹炭的质量比、活化温度和活化时间等工艺因素对活性炭收率、微孔结构和吸附性能的影响，探讨了竹炭基高比表面积活性炭作双电层电容器电极时的充放电特性及其比电容与各种因素的关系。研究结果表明，控制适宜的炭化、活化工艺条件可制得双电极比电容达55F／g的竹炭基高比表面积活性炭，由它组装的双电层电容器具有良好的充放电性能和循环性能，但内阻过高，大电流下充放电时电容量下降过大。     

双电层电容器用无烟煤基高比表面积活性炭制备工艺的正交试验研究

以双电层电容器电极材料为应用背景，选择低灰无烟煤为原料，采用KOH化学活化性，在不同的工艺条件下制备了无烟煤基高比表面积活性炭，通过正交试验法研究了KOH与无烟煤的质量比、活化温度及活化时间对所制得的高比表面积活性炭比电容的影响。结果表明：在KOH与无烟煤的质量比为5，活化温度为750℃，活化时间为1．5h时可制得比电容达62．5F／g的高比表面积活性炭。由它组装的模拟双电层电容器具有良好的充放电性能和循环性能。     

酚醛树脂为原料制备双电层电容器用电极材料的工艺研究

以酚醛树脂为原料，NaOH为活化剂制取双电层电容器用高比表面积活性炭电极材料，考察了炭化温度、活化温度、活化剂用量、活化时间等工艺参数对活性炭比电容的影响。实验结果表明，在炭化温度为600℃，活化温度为900℃，碱炭比为4，活化时间为1h的工艺条件下，制得的高比表面积活性炭比电容可达58．8F／g，用它组装成的电容器具有良好的充放电性能和循环性能，既能在大电流下快速充放电也能在小电流下缓慢充放电，但存在微孔所占比例较高引起的分散电容效应，这是大电流下放电容量有所下降的主要原因。     

竹炭基超级电容器电极材料的制备和电化学性质

以生物质原材料竹材为原料,将炭化所得竹炭进一步进行物理(水蒸气)和化学(KOH)活化处理,制取竹炭基高比表面积活性炭.采用氮气吸脱附、扫描电镜等方法对竹炭基高比表面积活性炭孔结构、形态等进行表征;采用三电极体系,通过恒流充放电、循环伏安等方法,对竹炭基高比表面积活性炭作为超级电容器电极材料时的充放电特性及其比电容进行考察.结果表明:800℃KOH活化得到的竹基活性炭比表面积可以达到2 365 m2/g,孔径分布在1.8～3.5 nm之间,比容量高达205F/g,并显示出很好的大电流充放电性能.     

活化温度对酚醛基活性炭纤维的孔结构和电化学性能的影响

从酚醛纤维出发,经过炭化和KOH活化制备了酚醛基活性炭纤维（PACF）,并对不同温度下活化样品的比表面积、孔结构以及所制备的双电层电容器（EDLC）的电化学性能之间的关系进行了探讨。氮气（77K）吸附法测定PACF活性炭纤维的孔结构和比表面积;采用循环伏安、交流阻抗、恒流充放电等测试对超级电容器的电化学性能进行了测试。结果表明：900℃是KOH活化酚醛纤维制备用于EDLC电极材料的最佳活化温度,该温度下活化样品具有最佳的循环性,稳定性和较小的内阻,比表面积为2311m^2·g^-1和比电容264．IF·g^-1（充放电电流为1000mA·g^-1）。PACF系列样品均呈现出典型的微孔炭的特征,不同活化温度下制备的PACF,虽然表现出不同的比表面积和比电容,但是其整体孔径分布范围基本相同,都在0.5nm～3．0nm之间。随活化温度的升高,样品的电容性能和功率特性越来越好,内阻也随活化温度的升高而降低。     

微波辐射二次活化活性炭作双电层电容器电极材料的研究

为获得高比容量炭电极材料，采用微波辐射活性炭和KOH的混合物，得到二次活化活性炭。讨论了微波功率、微波辐射时间和KOH与活性炭质量比对比电容量的影响，并考察了该活性炭双电层电容器的电容特性。结果表明，在微波功率为480W、辐射时间为5min、KOH与活性炭质量比为2：1时，所得活性炭比电容量达295．17F／g；由它组装的双电层电容器具有优良的大电流放电特性和循环稳定性。     

双电层电容器用沥青焦基活性炭的制备工艺条件对其孔结构及电化学性能的影响

以沥青焦为原料，KOH为活化剂在不同的工艺条件下制备了双层电容器用活性炭电极材料。分别考察了活化剂用量、活化时间、以及加入Cu、Ni催化活化等工艺条件对活性炭孔结构及作为双电层电容器电极的电化学性能的影响。结果表明：在实验范围内增加KOH用量及活化时间，活性炭的比表面积和比电容增加，比电容最高达到247F／g。添加Cu、Ni催化活化后活性炭的比表面积及比电容增加，高功率放电性能明显改善。     

黑液木质素制备活性炭及其电化学性能研究

以造纸黑液中提取的木质素为原料,采用碳化-活化法制备活性炭并作为双电层电容器电极材料研究其电化学性能。考察了碳化温度与活化温度对活性炭电化学性能的影响,分析了其比表面积、孔径分布与比电容之间的关系。结果表明,以KOH为活化剂,活化剂与焦的质量比为1∶1、活化时间为1 h、碳化温度为600℃,活化温度为700℃制备的活性炭比电容达到最大,为158 F/g,其比表面积为948 m~2/g。经对比发现,在KOH水系电解液体系下,1~2 nm的微孔孔径分布情况对比电容值具有较显著的影响。此外,恒电流充放电、循环伏安、交流阻抗等电化学测试显示所制备的活性炭电极具有较好的双电层电容器性能。     

竹质中孔活性炭在双电层电容器中的应用研究

以毛竹废料为原料,采用磷酸活化法制备了具有较高比表面积又含有大量中孔的活性炭,根据77K氮气吸附等温线对其结构性质进行了表征,并以产品活性炭为电极材料组装双电层电容器,对其充放电性能进行了测试.实验结果表明:产品活性炭比表面积为1567m2/g,中孔体积为0.67cm3/g,中孔比例达47.18%.以该活性炭为电极材料的双电层电容器具有良好的充放电性能,既能以小电流长时间慢速充放电,又能以大电流短时间快速充放电,电极比电容达170F/g.在1000mA/g电流密度下,活性炭放电比电容为131F/g,比电容保持率为77%,功率特性良好.     

活性炭制备及双电层电容器性能研究

以葡萄糖为原料,采用KOH活化法制备具有高比表面积的活性炭,并用这个电极材料组装制成双电层电容器。通过扫描电子显微镜(SEM)、交流阻抗、X射线衍射(XRD)、恒流充放电和循环伏安(CV)等方法研究了该材料的电化学性能、表面形态和结构等。结果表明,所制备的材料电容器的电流为1A,比电容为156F·g~(-1),它在1mol·L~(-1)KOH的水系电解液中显示较好的电容性能,具有较高应用前景。     

酚醛树脂基活性炭的制备及双电层电容特性

以热固性酚醛树脂为原料,采用CO2物理活化法制备双电层电容器用高比表面积活性炭。由氮气吸附法测定活性炭的比表面积和孔结构,采用循环伏安、交流阻抗和恒电流充放电考察其在30％KOH水溶液中的电容特性。结果表明,随着活化温度的升高,所得活性炭收率下降,比表面积、总孔孔容和质量比电容不断增加;具有高比表面积和宽孔径分布的试样APF953,具有最高的质量比电容值,电流密度由50mA·g^-1提高到500mA·g^-1时,其放电比电容由183．36F·g^-1降低到175．68F·g^-1,容量保持率达到96％,显示出良好的电容特性。     

Structure and electrochemical properties of resorcinol-formaldehyde polymer-based carbon for electric double-layer capacitors

A nano-porous carbon was prepared by carbonization of a novel synthetic resorcinol-formaldehyde (RF) polymer without any additional activation process, and used as electrode materials for aqueous electric double-layer capacitors (EDLCs). This novel RF polymer-based carbon shows high specific surface area with large carbonization yield (∼50%), and excellent specific dc capacitance over 200 F/g. The effect of R/CA ratio (i.e. molar ratio of resorcinol to curing agent) on the specific surface area, pore size distribution, nanostructure and electrochemical capacitance was studied, respectively. The results showed that a higher R/CA ratio yielded carbon with higher specific surface area, larger specific capacitance, and broader pore size distribution. The highest specific surface area of 825 m²/g and specific capacitance exceeding 200 F/g were found to occur at R/CA ratio of 50. The electrochemical behaviors were characterized by means of galvanostatic charging/discharging, cycle voltammetry and impedance spectroscopy. The correlation between electrochemical properties and pore structure was investigated. Due to the excellent capacitance properties, low cost and simple process, this RF polymer-derived carbon would be a promising material for EDLCs applications.     

多孔淀粉基炭微球的制备及其在双电层电容器中的应用

通过简单的无机盐磷酸氢二铵催化稳定化、炭化及不同碱炭比KOH活化制备了高比表面积的多孔淀粉基炭微球材料。采用电子扫描显微镜（SEM）、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）及N₂吸脱附测试对实验所制得的炭微球样品的形貌及孔结构进行了分析。结果表明：不同KOH碱炭比制备的多孔淀粉基炭微球材料具有较大的比表面积（﹥2 300 m²/g）,且均含有大量的大孔和微孔,在6 mol/L的 KOH电解液对称的双电层电容器中多孔淀粉炭材料表现出优异的电化学性能,在100 A/g的大电流密度下,炭微球电极材料具有最大的质量比电容高达248 F/g。     

CO_2活化制备椰壳基活性炭

以600℃下炭化2h后的椰壳炭化料为原料,通过CO2活化制备椰壳基活性炭,研究了活化温度、活化时间、CO2流量对活性炭得率及其吸附性能的影响。同时测定了该活性炭的N2吸附等温线,通过非定域化密度函数理论表征活性炭孔径分布。在适宜的工艺条件,所制备活性炭的得率为24%,碘吸附值为1428mg/g,其比表面积、总孔容积、微孔容积分别可达:1653m2/g,1.045cm3/g,0.8582cm3/g,且以2nm以下的微孔为主,产品性能达到了双层电容器专用活性炭(LY/T1617—2004)标准。     

表面积对煤基电容炭电化学性能的影响

以河北无烟煤为原料,KOH为活化剂,采用化学活化法制备具有高比表面积的煤基电容炭,考察煤基电容炭的比表面积对无机/有机体系下双电层电容器电化学性能的影响。结果表明:随着碱煤比的增加,所制电容炭的比表面积、总孔容和中孔率增加。当碱煤比达到3.5时,所制电容炭的比表面积、总孔容和中孔率分别为3 389 m2/g、2.041 cm3/g、49.9%。可以看出,对于无机/有机体系,在相同的比表面积变化规律下,电容器电化学性能的变化规律略有不同。当碱煤比小于2时,所制电容炭的比表面积小于2 400 m2/g,此时对于无机/有机体系,电容器的比电容变化规律相同,比电容都随比表面积的增大增幅明显。当碱煤比大于2时,所制电容炭的比表面积大于2 400 m2/g,此时随着比表面积的继续增大,对无机体系,电极材料的比电容几乎维持不变,比电容最高可达331 F/g;对有机体系,电极材料的比电容增幅减缓,比电容最高可达192 F/g。当碱煤比为2时,电容炭的比表面积为2 382 m2/g,此时无论对于无机体系还是有机体系,电容器在保持相对较高比电容的同时具有相对较高的电容保持率。由此可知,一定程度上,提高电极材料的比表面积有利于提升超级电容器的电化学性能。制备具有适宜比表面积的电容炭,在得到较高电容性能电容器的同时更能有效控制成本。同时,以煤为原料制备电容炭,可提升煤的附加值,具有很好的市场前景。     

Synthesizing activated carbons from resins by chemical activation with K2CO3

We prepared activated carbons from phenol-formaldehyde (PF) and urea-formaldehyde (UF) resins by chemical activation with K₂CO₃ with impregnation during the synthesis of the resins. The influence of carbonization temperature (773-1173 K) on the pore structure (specific surface area and pore volume) and the temperature range at which K₂CO₃ worked effectively as an activation reagent, were investigated. The specific surface area and micropore volume of PF-AC and UF-AC increased with an increase of carbonization temperature in the range of 773-1173 K. We prepared activated carbon with well-developed micropores from PF, and activated carbon with high specific surface area (>3000 m²/g) and large meso-pore volume from UF. We deduced the activation mechanism with thermogravimetry and X-ray diffraction. In preparing activated carbon from PF, K₂CO₃ was reduced by carbon in the PF char. The carbon was removed as CO gas resulting in increased specific surface area and pore volume above 1000 K. In preparing AC from UF, above 900 K the carbon in UF char was consumed during the K₂CO₃ reduction step.     

活性炭纤维制备双电层电容器

研究了不同材料、比表面积和电解液对比电容的影响，不同比表面积，电解液对循环充电稳定性的影响。结果表明，作为制备双电层电容器的电极材料，活性炭纤维明显好于活性炭，同样基质的活性炭纤维，比表面积大的，比电容不一定大。     

Facile preparation of polybenzoxazine-based carbon microspheres with nitrogen functionalities: effects of mixed solvents on pore structure and supercapacitive performance

In this study, polybenzoxazine (PBZ)-based carbon microspheres were prepared via a facile method using a mixture of formaldehyde (F) and dimethylformamide (DMF) as the solvent. The PBZ microspheres were successfully obtained at the F/DMF weight ratios of 0.4 and 0.6. These microspheres exhibited high nitrogen contents after carbonization. The microstructures of all the samples showed an amorphous phase and a partial graphitic phase. The porous carbon with the F/DMF ratio of 0.4 showed significantly higher specific capacitance (275.1 F∙g^‒1) than the reference carbon (198.9 F∙g^‒1) at 0.05 A∙g^‒1. This can be attributed to the synergistic electrical double-layer capacitor and pseudo-capacitor behaviors of the porous carbon with the F/DMF ratio of 0.4. The presence of nitrogen/oxygen functionalities induced pseudo-capacitance in the microspheres, and hence increased their total specific capacitance. After activation with CO₂, the specific surface area of the carbon microspheres with the F/DMF ratio of 0.4 increased from 349 to 859 m²∙g^‒1 and the specific capacitance increased to 424.7 F∙g^‒1. This value is approximately two times higher than that of the reference carbon. The results indicated that the F/DMF ratio of 0.4 was suitable for preparing carbon microspheres with good supercapacitive performance. The nitrogen/oxygen functionalities and high specific surface area of the microspheres were responsible for their high capacitance.