常压干燥法制备炭气凝胶微球的储电性能研究

采用间苯二酚和甲醛为原料,通过乳液-悬浮聚合经常压干燥和炭化,成功制备了炭气凝胶微球,并以所制备的炭气凝胶微球为超级电容器的电极,采用循环伏安法与恒流充放电法测定了该超级电容器的电化学性能。结果表明,常压干燥法所制炭气凝胶微球作电极的超级电容器的比电容最高可达197 F/g,循环伏安曲线有氧化还原反应峰存在。炭气凝胶微球的微孔表面积和中孔孔径对超级电容器的比电容影响最大。     

介孔碳/石墨烯复合材料的制备及在超级电容器中的应用

以棕榈树须作为天然碳源和模板,利用化学气相沉积法制备出介孔碳/石墨烯复合材料,研究了复合材料的超级电容器性能。通过扫描电子显微镜、Raman光谱、比表面及孔径分析等对材料的形貌、结构、比表面积和孔径分布进行表征。采用循环伏安和恒电流充放电方法研究了超级电容器在1 mol/L H_2SO_4电解质溶液中的电化学性能。在三电极体系和1 A/g条件下,材料电容达到144 F/g。在二电极体系下,材料电容达到138 F/g,比三电极略有降低。同时,倍率性能优异,20 A/g条件下电容为78 F/g,与三电极体系接近。     

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。     

多元酸催化炭气凝胶的常压制备及表征

在多元有机酸催化和表面活性剂的作用下,间苯二酚和甲醛反应生成有机凝胶,经过常压干燥、高温炭化得到炭气凝胶。用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和亚甲基蓝吸附测试表征所制备的样品。结果表明,所制备的炭气凝胶属于非晶态物质,呈现均匀的球状结构,且微球内富含连通的电荷转移的孔道,其比表面积达到740m2/g。循环伏安扫描测试表明,所制备的炭气凝胶具有良好的电化学性能,有望成为超级电容器的电极材料。     

碳气凝胶电极用于NaCI溶液电容性除盐的研究

碳气凝胶是一种新型多孔碳材料，具有比表面积大、电导率高的特点。本文通过常压干燥制备了碳气凝胶，研究测试了其结构特性，用NaCl溶液模拟海水，利用CDI原理，以碳气凝胶作电极进行了NaCl溶液的除盐实验。实验表明，决定碳气凝胶的除盐效果的主要因素为比表面积和电导率。在不同配比结构中，以R/C为1500、M值为30％的碳气凝胶电极的除盐效果最佳。利用双电层电容模型解释探讨了碳气凝胶电极的除盐机理。     

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。     

竹炭深加工及在能源电池中应用的研究

以天然毛竹材为原料,通过高温炭化、活化等处理后,得到具有高比表面积的竹炭基生物质能源电池材料。通过恒流充放电、循环伏安等电化学测试方法,考察了竹炭作为超级电容器及锂离子电池电极材料时的电化学性能。结果表明:采用KOH活化后得到的竹炭,比表面积可达2366m2/g;用作超级电容器电极材料,比容量可以达到205F/g,并表现出良好的充放电效率。作为锂离子电池负极材料在200mA/g的电流密度下30次循环后仍然具有225mA·h/g,显示了竹炭具有较高的比容量及良好的循环性能和倍率性能,作为新能源材料具有广泛的应用前景。     

碳气凝胶电极用于NaCl溶液电容性除盐的研究

碳气凝胶是一种新型多孔碳材料,具有比表面积大、电导率高的特点。本文通过常压干燥制备了碳气凝胶,研究测试了其结构特性,用N aCl溶液模拟海水,利用CD I原理,以碳气凝胶作电极进行了N aC l溶液的除盐实验。实验表明,决定碳气凝胶的除盐效果的主要因素为比表面积和电导率。在不同配比结构中,以R/C为1500、M值为30%的碳气凝胶电极的除盐效果最佳。利用双电层电容模型解释探讨了碳气凝胶电极的除盐机理。     

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 m~2/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 H_2SO_4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。     

不同形态MOF-5为前驱体合成多孔碳材料及其超级电容特性

以不同形态的MOF-5为前驱体,直接碳化合成多孔碳电极材料,用X射线衍射(XRD)、透射扫描电镜(SEM)对样品的形貌和结构进行表征,然后再把该样品用作超级电容器的电级材料,利用循环伏安法、恒流充放电对电容器电化学性能进行测试。结果表明,其中一种形式材料要比另一种形式材料的比表面积大,而且孔结构比较丰富,作为超级电容器的电极材料具有良好的电化学性能,在5A/g充放电流下,电容可达125F/g。     

酚醛泡沫NaOH化学活化制备超级电容器用活性炭

以酚醛泡沫碎屑为原料,采用NaOH活化法制备比表面积为1750m2·g-1的高比表面积活性炭,采用该材料作为电极材料,组装成超级电容器,并对它进行了恒电流充放电实验、循环伏安实验和交流阻抗等实验,结果表明,在炭化温度为800℃,碱炭比为2,活化温度为700℃时,制备的活性炭作电极材料组装的电容器的比容量达266.1F/g,具有良好的充放电性能和循环性能.     

氧化改性对超级电容器用中间相炭微球基多孔炭材料电化学性能的影响

利用碱活化法制备活性中间相炭微球(MCMBs),并以此具有多级孔结构、高比表面积的活性MCMBs为前驱体,采用硝酸氧化法在MCMBs表面引入含氧官能团。活性MCMBs和氧化后的MCMBs都有较高的比表面积,最大值可达到2102 m~2/g。分别以活性MCMBs和氧化后的MCMBs为超级电容器电极材料制备的水系双电层电容器循环性能良好,最大比电容可达248F/g,在相同电流密度下,氧化改性MCMBs的比电容高于活性MCMBs,表明表面含氧官能团能够提高MCMBs的超级电容器比电容。     

用于超级电容器的硫化钴/石墨烯气凝胶复合材料的研究

采用一步水热法,在乙二胺的辅助下,制备了硫化钴/石墨烯气凝胶(CoS/GA)复合材料。通过X射线衍射法(XRD)、扫描电镜(SEM)、电化学性能测试对材料进行了表征和测试。结果表明:制备的材料晶型规整,30～100 nm的CoS粒子均匀地分布在石墨烯气凝胶上。用作超级电容器时,在电流密度0.5 A/g时,CoS/GA复合材料比电容值达574 F/g,是纯CoS的1.4倍;充放电循环1 000次后,比电容保持率为94.4%。硫化钴/石墨烯复合材料的电化学性能较好,具有较大的比电容和较好的循环稳定性,是一种可用于超级电容器的较有潜力的电极材料。     

磷酸活化制备棉杆基活性炭及其超级电容器性能研究

以棉杆为原材料,分别通过磷酸活化与磷酸-水蒸气混合活化法制备了具有发达孔结构的棉杆基活性炭。考察了磷酸浓度、水蒸气活化温度对活性炭产率、表面积及超级电容器电化学性能的影响。分别采用傅里叶变换红外光谱仪、氮气吸脱附测试对棉杆基活性炭的表面官能团、比表面积、孔径分布进行表征;利用两电极系统,通过恒流充放电对棉杆基活性炭作为超级电容器电极的电化学性能进行表征。结果表明:活性炭收率随着磷酸浓度的增大而降低,最高比表面积可达1718m2/g,以微孔为主;活化温度700℃,混合法得到的活性炭作为超级电容器电极材料时,首次比容量可达218F/g,循环1000次以后能保持在196F/g左右,具有很好的电化学性能。     

高比表面积碳纳米碗在超级电容器中的应用

以间苯二酚和甲醛作为碳源,利用模板微球塌陷成碗状结构制备碳纳米碗,再以氢氧化钾作为活化剂高温下活化以获得高比表面积。采用扫描电镜、拉曼散射、氮气吸附脱附、循环伏安、恒流充放电及电化学交流阻抗等方法对其性能进行测试。结果表明,活化碳纳米碗的比表面积高达1423m2/g,在充放电电流密度为0.5A/g的条件下,比电容为175F/g,循环3000次(20A/g)以后可保持96.8%的电容量,实验结果表明是一种优良的超级电容器电极材料。     

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。     

硫、氮共掺杂三维石墨烯的全固态超级电容器

石墨烯以其超高导电性和超大比表面的独特优势常被应用于对称超级电容器的电极材料，然而二维石墨烯纳米片层间的范德华力容易导致片层堆叠。并且水溶液作为电解质组装的超级电容器在充电过程中可能发生水分解反应导致充电电压受限从而极大地降低它的能量密度。基于此，本研究采用水热法制备了硫、氮共掺杂的三维石墨烯气凝胶电极材料，研究了石墨烯材料的微观形貌、表面化学性质及水热反应时间对材料电化学性能的影响。结果表明：S,N-rGO-2具有发达的孔结构和高含量的杂原子。在5mV/s的扫描速率下比电容高达358.5F/g，使用固态电解质组装的全固态超级电容器充电电压可以达到1.8V，在1A/g的电流密度下比电容高达118.3F/g，能量密度达到14.9Wh/kg，并且10000次充/放电后的比电容保留率和库仑效率均接近100%。S,N-rGO-2表现出优异的双电层电容性能，可作为有潜力的超级电容器电极材料。     

螺旋碳管插层还原氧化石墨烯制备自组装超级电容器

石墨烯基超级电容器电极面临着层间堆叠的问题，使用独特的螺旋碳管（HCNTs）插层还原氧化石墨烯（rGO），采用自组装的方法构建3D全碳网络，直接用于无黏结剂的超级电容器电极（rGO&HCNTs），可有效减少石墨烯的堆叠。rGO包裹具有类弹簧结构的HCNTs，这种3D网络极大地增加了电极的比表面积，提高了电荷转移速率，并且全碳结构具有较好的稳定性。rGO&HCNTs电极在0.25 A/g的电流密度下，表现出296 F/g的比电容，在1 A/g的电流密度充电/放电循环3 000圈之后，比容量为初始的89%。这种复合材料是高性能超级电容器及柔性电极的潜在候选材料。     

含杂原子多孔炭的制备及其超级电容性能北大核心

电极材料的比表面积、孔道结构及孔径分布、杂原子等都是影响超级电容性能的重要因素。本研究以间氨基苯酚为原料,与甲醛反应制备聚苯并噁嗪微球(APFs),经KOH活化处理并高温炭化后,得到能够用于超级电容器的含杂原子多孔炭。采用SEM、BET、XRD和XPS等对样品的形貌、比表面积、石墨化程度和表面官能团进行测定,并借助循环伏安法、恒电流充放电测试法和交流阻抗法对样品的电化学性能进行探究。结果表明,所制备的CAPFs-700-2材料具有丰富的孔道结构,且比表面积高达3188 m^(2)/g。此外,CAPFs-700-2表现出优异的超级电容性能,在电流密度为0.5 A/g时其比电容达到228 F/g,在5000次循环后其比电容保持率仍为90.2%,表现出良好的倍率性能和循环稳定性。     

柔性聚苯胺/氮化钛纳米线电极材料的制备与储能性能

利用高导电性的氮化钛纳米线作为聚苯胺的生长基质,有效减少电极材料的电荷传输电阻,提升聚苯胺的超级电容储能性能。以碳纤维作为柔性基底,采用晶种辅助水热结合电化学聚合法制备了柔性聚苯胺/氮化钛纳米线电极材料(PANI/Ti N),电极材料呈现高度有序的同轴核壳纳米线结构,且纳米线之间彼此分离,有利于电解液离子的传输,提升储能性能。电流密度为1 A/g时,比电容为403 F/g;电流密度从0.5 A/g增加到10.0 A/g时,比电容保持率为初始容量的53.4%,电流密度为5 A/g时,循环充放电1 000次后PANI/Ti N的电容保持率为79.1%,与PANI相比均有较大提升,表明PANI/Ti N具有较好的电化学储能性质。以PANI/Ti N电极材料为电极构建柔性全固态对称型超级电容器(PANI/Ti N//PANI/Ti N)考察其应用性。PANI/Ti N//PANI/Ti N柔性超级电容器在电流密度为1 A/g时,比电容可达100.2 F/g,且在不同角度弯曲后比电容无明显衰减。当功率密度为500 W/kg时,能量密度可达50.1 W·h/kg,且1个单元的该超级电容器可驱动红色...