多孔氮掺杂石墨烯/MnO2的制备及其电化学性能

用双氧水造孔得到多孔氧化石墨,以尿素为氮源,通过水热法得到了多孔氮掺杂石墨烯(HNG)与MnO2的复合物HNG/MnO2.结果 表明:HNG/MnO2在0.5 A/g电流密度下的比电容可以达到246 F/g,当电流密度达10 A/g,比电容为172 F/g,可以保留70％的比电容.将HNG/MnO2作为正极与石墨烯水凝胶负极组装的非对称超级电容器,在0.5 A/g可以贡献71 F/g的比电容,当电流升至5 A/g仍可有43 F/g的比电容,保持率为62％.此外,非对称超级电容器在5 A/g的电流密度下,稳定循环3000圈后仍可保留90.8％的初始容量.     

水热法制备氧化锰纳米材料及其电容性能

基于KMnO4的自分解反应,采用水热法在180℃制备了氧化锰材料.应用X-射线衍射、扫描电镜和透射电镜技术对所得材料的结构和形貌进行了表征.结果表明,所得材料为具有Birnessite结构的层状氧化锰花球,花球由纳米片组装而成.电化学测试结果显示,制备材料表现出优良的电容特性.当电流密度为0.25 A/g时,比电容为173 F/g.在10 mV/s的扫描速度下,循环测试1000圈后比电容保持率高达97％.     

一种独特玫瑰花形貌N掺杂的CNTs/MoS2材料的制备及电化学性能探究

用简单的水热反应合成一种形貌独特的玫瑰花状的N-CNTs/MoS2纳米复合材料.通过一系列的表征手段和化学工作站分析该材料的组成和结构并得出其电化学性能.结果表明:该材料作为电极材料时,在电流密度为1 A/g时,比电容为642 F/g;在电流密度为10 A/g时,比电容为280 F/g,且在5000次循环之后比电容仍能保持在85.8％,而MoS2材料在同等条件下仅有56.2％的电容保持率,因此N-CNTs/MoS2纳米复合材料具有优良的电化学性能.     

双峰分级多孔炭快速制备及其电化学性能研究

以乙酸钴为模板、柠檬酸为炭源,采用快速升降温工艺,一步模板炭化法制备出分级多孔炭。通过SEM、TEM、XPS、物理吸附等测试手段对多孔炭形貌和结构进行表征。结果显示,所得多孔炭具有典型的中孔-微孔分级孔结构,微孔集中在0.8nm,中孔集中在4 nm,比表面积达753~890 m2/g。采用三电极测试装置测试了所得分级多孔炭在6M KOH电解液中的电容性能,结果显示,随着处理温度的提高,所得分级多孔炭的电容和倍率性能均不断提高。700℃处理所得多孔炭在0.2 A/g电流密度下比电容达到144 F/g;在电流密度为5 A/g时比电容为102 F/g,电容保持率为71%,展现出较好的倍率性能。     

高结晶性带状氧化锰的制备及其电容性质

以KMnO4和乙醇经氧化还原反应所得γ-MnOOH为前驱物,在10 mol/L KOH溶液中于140℃水热条件下反应72 h,制得了比表面积为53 m2/g的带状Birnessite型层状氧化锰.应用XRD、SEM和氮气吸脱附等技术对制备产物进行了结构和形貌表征.同时,在1.0 mol/L Na2SO4水溶液中研究了带状氧化锰的电容性质.结果显示,当扫描速度为5 mV/s时,其比电容为180F/g.循环测试2000圈后,比电容保持率为72％.     

有机添加剂对超级电容器中水系电解液理化性能的影响

以6 mol/L KOH水溶液为电解液,高比表面积的活性炭为活性物质,研究了有机添加剂对体系润湿性、电导率、工作电压窗口及阻抗的影响,测试了超级电容器的电化学性能。结果表明,适量添加有机添加剂可明显抑制体系的极化现象,提高超级电容器的工作电压窗口。添加10vol%异丙醇时,电极材料和电解液间的润湿性大幅提高,比电容从79.3 F/g提高至113.2 F/g。添加20vol%异丙醇时,超级电容器的能量密度达19.4 Wh/kg,体系的电荷转移电阻明显降低,在10 A/g电流密度下的比电容比0.5 A/g时下降13.9%,而不加添加剂时下降30.3%。添加30vol%异丙醇时,电解液电导率迅速下降,比电容降低,电导率是影响比电容的关键因素。     

三维有序结构聚苯胺/石墨烯纳米复合材料的制备及其在超级电容器电极中应用

用硼氢化钠(NaBH_4)还原氧化石墨烯得到还原石墨烯(rGO)分散液,rGO分散液与苯胺在酸性条件下原位聚合得到高比表面积三维有序结构的聚苯胺/石墨烯纳米复合材料。由场发射扫描电镜(FESEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和X射线衍射(XRD)对其表面形貌和结构进行表征。结果表明:复合材料的比表面积高达136.9 m~2/g,高于纯聚苯胺的比表面积(32.71 m~2/g);直径10~20 nm的聚苯胺纳米棒均匀地垂直生长在石墨烯表面。在0.5 A/g的电流密度下,复合材料比电容达到358 F/g,大于石墨烯和聚苯胺的比电容;当充放电电流密度由0.5 A/g增加到10 A/g时,电容保留率达74.3%,表现出增强的倍率性能;在10 A/g高电流密度下,经过500次的充放电循环后容量保持率达到83.7%。     

生物质基杂化水凝胶的制备及电化学性能

利用微波辅助水热法将黑液中的木质素与氧化石墨烯和生物基碳点进行自组装，制备出柔性杂化水凝胶(GO/HY/CD)。以GO/HY/CD₃为电极材料，在三电极体系中0.5 A/g的条件下获得了275 F/g的比电容。以GO/HY/CD₃电极和木质素水凝胶电解质组成的柔性固态超级电容器，在0.5 A/g电流密度下，比电容达到110 F/g。此外，使用复合电极的固态对称超级电容器器件表现出了良好的性能，为其在信号传感器和便携式储能设备中的应用提供了可能性。     

夹心型生物碳电极材料的制备及超级电容器性能

选择板栗壳为碳源(CC),炭化后用KOH活化,制得CC700-OH电极材料.通过SEM、TEM、XRD以及BET等对其形貌和性能进行了表征与测试,发现CC700-OH具有孔/片穿插的夹心结构.在电流密度为1 A/g时,比电容为540 F/g,在电流密度为10 A/g下,循环6000圈后比电容仍可保持初始值的98％.在二电极体系中,组装CC700-OH//CC700-OH对称电容器,该对称电容器在电流密度1 A/g的比电容为106 F/g,电势窗口宽0～1.6 V,首次库伦效率为0.52.功率密度为800 mW/g时,能量密度为37.3 mW·h/g;当功率密度增加至12000 mW/g时,能量密度仍可达23.0 mW·h/g.结果表明,用板栗壳作为碳源制备对称性超级电容器电极材料是可行的.     

氮硼掺杂菌糠炭：蜂窝结构用于电极材料

绿色可再生、储量丰富且成本低廉的农林废弃物在能源转化利用领域具有重要位置。本文利用中国北方最常见的农林废弃物菌糠为原料,分别以氢氧化钾、硼酸铵为活化剂和掺杂剂,通过简单的高温煅烧法制备了具有蜂窝结构的氮硼双掺杂菌糠炭（NBFC）。NBFC的微观形貌和物理结构表征结果显示：NBFC-3为表面粗糙的蜂窝状多孔材料,孔径集中在2nm左右,比表面积高达2968.48m²/g,具有相互连接的微介孔网络结构。电化学性能测试结果表明：当电流密度为0.5A/g时,NBFC-3的比电容高达297.2F/g。即使当电流密度增加到10A/g后,比电容仍可达218.5F/g,在循环5000圈后（电流密度为5A/g）,比电容保持率为94.5%,展现了良好的倍率性能和显著的电化学稳定性。综上,NBFC是一种极有潜力的电化学储能材料。该研究也为农林废弃物菌糠的高效利用提供了新思路。