石墨烯负载纳米二硫化钴的制备及其在锂离子电池方面的应用研究

采用二次水热法将纳米二硫化钴负载于石墨烯上,并通过结构表征和电化学性能测试,探讨了纳米二硫化钴/石墨烯材料作为锂离子电池负极的性能。电容量测试结果表明：在电流密度为100 mA/g条件下,二硫化钴/石墨烯复合材料的首周充放电容量分别为1 610 mA·h/g和774 mA·h/g,测算出的库伦效率为48.1%;循环性能测试结果表明：经过50次循环测算后的复合材料的放电比容量为302 mA·h/g,容量保持率为33.4%;倍率性能测试结果表明：当电流密度回复到100 mA/g时,复合材料的比容量恢复至550 mA·h/g。实验制备的纳米二硫化钴/石墨烯复合材料在锂电池负极的应用上表现出了优异的循环性能和倍率性能。     

木耳碳基硫化钴复合材料的制备及电化学性能研究

以木耳制备的均匀溶液为碳源,加入ZIF-67前驱体,通过水热合成和高温煅烧制备氮硫共掺杂的木耳碳与硫化钴多孔片层复合材料（CoS/NSAC）。实验结果表明,该材料具有大的比表面积和高导电性,电化学性能良好。CoS/NSAC在电流密度为0.5 A/g时比容量达到484.8 F/g,在20 A/g高电流密度下循环5 000次容量保持率为78.8%。用该材料组装的非对称超级电容器具有优异的电化学性能,在0.6 A/g电流密度下比容量为154 F/g。当功率密度为362.3 W/kg时,能量密度为7.4 W?h/kg,经过1 800次循环容量保持率为81.95%。     

间苯二酚—甲醛基碳气凝胶的制备及其应用

超级电容器是新型储能器件之一，电极材料是影响其性能的关键因素。以间苯二酚和甲醛为主要原料，采用反相悬浮聚合的方法，通过常压干燥和碳活化过程获得高比表面积的碳气凝胶材料。制备的碳气凝胶材料比表面积达到1 783.6 m2/g，具有丰富的微孔结构，其比电容达到122.4 F/g，作为3 000 F超级电容器的电极材料，经过循环充放电测试，证实其具有良好的循环稳定性。以常压干燥方式制备的碳气凝胶应用于超级电容器中，表现出的电化学性能优异，不仅提供了碳气凝胶产业化新思路，也表明碳气凝胶在储能领域具有非常广阔的应用前景。     

MnO_2微球/石墨烯气凝胶复合材料的制备及其在超级电容器中的应用

采用改进的Hummers法制备氧化石墨,将制备好的MnO_2微球均匀分散在氧化石墨烯分散液中,水热反应自组装制备MnO_2微球/石墨烯气凝胶复合材料(MnO_2/GA),对其物相、形貌、比表面积进行表征,并测试了其电化学性能。结果表明,MnO_2微球嵌入包覆在了石墨烯片层中,电流密度0.5 A·g~(-1)下,MnO_2/GA的比电容为175.5 F·g~(-1)高于MnO_2的比电容(78.4 F·g~(-1)),且经过1 000次循环,MnO_2/GA具有更稳定的循环性能。     

Ni(OH)2/活性炭复合材料在超级电容器中的应用

用化学沉淀法在活性炭(AC)表面和微孔内掺杂不同量的氢氧化镍,制备了氢氧化镍-活性炭[Ni(OH)2-AC]复合材料. 用X射线衍射(XRD)和氮气吸附等温线等对活性炭和复合材料进行表征,结果表明,所制材料为b-Ni(OH)2-AC复合材料. 对不同掺杂量的b-Ni(OH)2-AC复合材料的电化学性能进行了研究,循环伏安、恒流充放电实验表明,少量氢氧化镍掺入活性炭表面和微孔中,所得材料的比电容较活性炭有所提高,并具有良好的充放电性能;当氢氧化镍的掺入量为6%(w)时,所制备的超级电容器单电极表现出优良的电化学性能. 以活性炭电极作负极,复合材料作正极制成复合型超级电容器,循环性能测试发现,掺入6%(w)氢氧化镍的复合材料制成的Ni(OH)2-AC/AC复合型超级电容器比电容高达330.7 F/g,比活性炭(AC/AC)超级电容器比电容(245.6 F/g)提高了34.6%,且Ni(OH)2-AC/AC复合型超级电容器具有更好的循环充放电性能.     

氮掺杂石墨烯/碳纳米管/无定形炭复合材料制备及其电化学性能

碳基复合材料被认为是超级电容器广泛应用最有前景的电极材料之一。本文使用氧化石墨烯（GO）、硝酸钴［Co(NO₃)₂］、三聚氰胺为原料,利用钴对高温下热解碳源的催化作用,制备得到了氮掺杂石墨烯/碳纳米管/无定形炭（NC）复合材料,并测试了其电化学性能。探究了金属和三聚氰胺添加量对碳基复合材料结构和性能的影响,研究发现,在添加量分别为0.02mmol和0.3g时,制得的样品具有大比表面积（380.5m²/g）和高掺氮质量分数（6.29%）,并在三电极系统中体现出优异的电化学性能,电流密度为0.5A/g时样品的比电容为137.1F/g,5A/g时比电容为113.5F/g,保持率为88.5%,具有优异的倍率性能,在循环5000圈后样品的容量保持率为104%,具有良好的循环稳定性,这归因于三维结构可以加快充放电过程中的离子转移和氮掺杂可提高材料润湿性和贡献部分赝电容,为超级电容器电极材料的制备提供了理论借鉴。     

Ni(OH)_2/石墨烯/Co(OH)_2电极材料制备及其电容性能研究

将具有法拉第赝电容但导电性较差的材料与具有良好导电性的石墨烯结合是提高超级电容器电极材料电容性能的合理策略。以水热法制备的Ni(OH)_2/石墨烯复合材料与生长有Co(OH)_2的泡沫镍制得修饰电极。用循环伏安法(CV)、恒电流充放电(CP)和电化学阻抗(EIS)测试了其在6 mol/L KOH溶液中的电容行为。实验表明,片状六边形Ni(OH)_2插入薄膜状石墨烯片层间,Ni(OH)_2/石墨烯/Co(OH)_2电极材料有良好的电容性能,在电流密度为1 A/g时比电容量达到了294 F/g,能量密度为36.75 Wh/kg。充放电循环1 000圈后比电容值仍是初始电容的92.7%。     

含Co_3O_4自组装的3D石墨烯气凝胶及其电容器性能研究

设计了一种简单的通过一步水热法制备三维(3D)多孔的Co_3O_4/石墨烯气凝胶(GA)材料。因石墨烯(Graphene)所具有互相连通的三维孔道以及Co_3O_4纳米微球丰富多孔结构,Co_3O_4/GA表现出良好的导电性和赝电容性,是一种优异的用于能量储存装置的电极材料。该Co_3O_4/GA复合物拥有高比表面积(139 m2/g)和较宽的孔径分布(约为1~100nm)。单纯GA的比电容值为175.5 F/g,由于Co_3O_4微球的引入,使复合物气凝胶的比电容值得到了显著提升,在电流密度为1 A/g时,比电容值高达1456.3 F/g。以Co_3O_4/GA为正极、GA为负极、Li OH/PVA为凝胶电解质组装成全固态非对称超级电容器(SASC),当功率密度为648.9 W/kg时,该SASC拥有优异的能量密度(68.1 W·h/kg),说明此Co_3O_4/GA是一种优异的超级电容器电极材料。     

超临界CO_2辅助制备Fe_2O_3/石墨烯纳米复合材料及其在超级电容器方面的应用

采用超临界CO_2流体辅助分散技术,合成制备了Fe_2O_3/石墨烯复合材料,通过透射电子显微镜(TEM)表征结果可以看出,Fe_2O_3纳米粒子均匀的负载于石墨烯片层之上,利用其与石墨烯的协同效应,改善各自的固有缺点,增强材料的性能。X-射线能谱(XPS)和X-射线衍射(XRD)结果表明Fe_2O_3和石墨烯之间复合较为完好,且石墨烯结构较为完整,能够大大提升复合材料的导电性。将制得的增强Fe_2O_3/石墨烯复合材料用于超级电容器电极材料,通过循环伏安(CV),恒电流充放电(GCD)和交流阻抗(EIS)测试可知,电容器表现出了优异的赝电容性能,在电流密度为1 A/g时,其比电容量可以达到596 F/g,显示了优异的电化学储能性能。     

煤基石墨烯/炭纳米纤维复合材料的制备及其电化学性能

作为一种高性能新型储能器件,超级电容器具有功率密度高、充电时间短、绿色环保等诸多优点,决定超级电容器性能的关键因素是电极材料的性能。以煤为原料,通过高温热处理、化学氧化及等离子体还原技术制备得到煤基石墨烯;进一步将煤基石墨烯与聚丙烯腈(PAN)通过静电纺丝技术复合制备得到煤基石墨烯/炭纳米纤维(PM-CG)复合材料,以期借助于石墨烯所具备的高导电性、电子迁移率等性能获得具有优良电化学性能的电极材料。采用物理吸附仪、扫描电镜以及透射电镜等仪器对所制备的炭纳米纤维进行了表征,并通过电化学工作站研究了其作为超级电容器电极材料的电化学性能。结果表明,煤基石墨烯成功掺杂到炭纳米纤维中,所制备的PM-CG复合材料在6 mol/L KOH电解液中的比电容值可达225.1 F·g~(-1),是同样条件下纯PAN炭纳米纤维比电容值的2.57倍。