壳聚糖基多孔碳材料的制备及其超级电容性能

以胶态SiO₂纳米粒子为模板,壳聚糖为碳源,ZnCl₂为活化剂,制备了具有不同比表面积和孔体积的氮掺杂介孔碳。采用多种表征手段对碳材料的微观形貌、比表面积和孔道结构进行了表征,探究了壳聚糖与SiO₂纳米粒子的比例以及ZnCl₂活化剂对碳材料孔体积和比表面积的影响。结果表明,在未使用活化剂时碳材料(CSi-1.75)的孔体积高达4.53 cm³·g^-1,但其比表面积最小(729 m²·g^-1);使用ZnCl₂作为活化剂制备的碳材料(CSi-1.75-Zn)比表面积为1 032 m²·g^-1,但其孔体积下降到1.99 cm³·g^-1,且具有最多的吡啶氮和吡咯氮。在以6.0 mol·L^-1KOH为电解液的三电极体系中,当电流密度为0.5 A·g^-1时,CSi-1.75...     

原位限域生长策略制备有序介孔碳负载的超小MoO3纳米颗粒

采用原位限域生长策略制备了一系列有序介孔碳负载的超小MoO₃纳米颗粒复合物(OMC-US-MoO₃). 其中, 有序介孔碳被用作基质来原位限域MoO₃纳米晶的生长. 依此方法制备的MoO₃纳米晶具有超小的晶粒尺寸(<5 nm), 并在介孔碳骨架内具有良好的分散度. 制得的OMC-US-MoO₃复合物具有可调的比表面积(428~796 m²/g)、 孔容(0.27~0.62 cm³/g)、 MoO₃质量分数(4%~27%)和孔径(4.6~5.7 nm). 当MoO₃纳米晶的质量分数为7%时, 所得样品OMC-US-MoO₃-7具有最大的孔径、 最小的孔壁厚度和最规整的介观结构. 该样品作为催化剂时, 表现出优异的环辛烯选择性氧化性能.     

四溴-2,3-萘酞菁铅的合成及性质研究

以1,8-二氮杂双环[5.4.0]+-碳烯-7(DBU)为催化剂合成了中心原子为重原子铅、环取代基为重原子溴的萘酞菁配合物四溴-2,3-萘酞菁铅[PbNcBr₄],并研究了该配合物的电子吸收光谱、热稳定性、光限幅特性及重原子对其光限幅特性的影响及其机理.该配合物在近红外区(795～825nm)有强吸收(Q带),溴取代可使配合物Q带略微蓝移,溶剂的极性对配合物的电子吸收光谱有较大影响.该配合物具有较高的热稳定性,气氛对其热稳定性有明显影响,其在N₂气氛中的热稳定性明显比在O₂气氛中的高;在O₂气氛中为一步分解,在N₂气氛中为多步分解.标题配合物具有优异的非线性光限幅特性,在高线性透射率88%时的限幅阈值为148mJ/cm²,限幅幅值为332mJ/cm²,损伤阈值约为3J/cm²,其光限幅特性明显优于光限幅新材料C₆₀(透射率70%时,限幅阈值大于240mJ/cm²).重原子铅和溴可显著优化材料的非线性光限幅特性.     

(+)-O-萘基环状磷酰二胺酯的合成、晶体结构及绝对构型

合成了目标化合物(+)-O-萘基环状磷酰二胺酯,其结构由¹HNMR,³¹PNMR及元素分析确定,并在273K下进行了X射线衍射晶体结构分析.该化合物晶体属正交晶系,P2₁2₁2₁空间群,晶胞参数a=1.0028(4)nm,b=1.1406(4)nm,c=2.4455(8)nm,V=2.7971(18)nm₃,Z=4,Dc=1.212g/cm³,F(000)=1088,μ=0.129mm^-1.晶体的结构收敛最终偏离因子R和wR分别为0.0585和0.0827.Flackx参数为0.03(12).目标化合物中磷原子的绝对构型为S.     

离子型交联磺化聚酰亚胺质子交换膜的制备及高温燃料电池性能

以2,2′-双(4-磺基苯氧基)联苯二胺、 2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑和1,4,5,8-萘四甲酸二酐为单体, 通过逐步聚合和溶液成膜法制备了离子型交联磺化聚酰亚胺质子交换膜(SPI PEMs). SPI PEMs具有优异的机械性能和耐水解稳定性, 在高离子交换容量和高湿度下具有和NR212相当的质子传导性能. 电池工作温度为90 ℃时, 高加湿条件下, n(BSPOB)/n(DABI)为5/2的离子型交联SPI PEM(M1)的最大输出功率密度(W_max)为 0.93 W/cm², 高于NR212的0.86 W/cm². 当电池温度提高到110 ℃时, 所有PEMs的电池性能显著下降, M1的W_max为0.54 W/cm², 明显高于共价型交联的SPI PEM. 离子型交联的SPI PEM在110 ℃下300 h的开路电压(OCV)耐久性降低了约10%, 远高于NR212.     

平整层对PEM燃料电池自增湿性能的影响

制备了不同聚四氟乙烯(PTFE)含量与不同碳载量的电极平整层,经过相同的膜电极成型工艺处理后,组装成单电池进行极化曲线与交流阻抗分析,发现平整层中的聚四氟乙烯含量从24%增到35%时,H₂/O₂型燃料电池自增湿发电最高功率密度增长了0.1W/cm²,但当聚四氟乙烯含量增大到42%时,电性能略有下降;然而H₂/Air型燃料电池自增湿发电性能却随着聚四氟乙烯含量增大而提高.平整层载量对自增湿发电影响较大,平整层载量为4.0mg/cm²的膜电极与无平整层的膜电极在H₂/O₂自增湿操作下相比,最高功率密度提高约0.27W/cm².通过压汞仪与扫描电镜(SEM)对平整层的物化性能进行了结构分析.     

香蒲基生物炭的活化及对VOCs吸附的应用

以香蒲为原料制备生物炭(Biochar), 并用不同试剂进行活化. 活化前的Biochar比表面积和孔体积很小, 分别为1.71 m²/g和0.00421 cm³/g, 而活化后的Biochar比表面积和孔容均增大, 其中经碳酸钠（Na₂CO₃）活化后的Biochar比表面积和孔容最大. 研究了Na₂CO₃与Biochar的质量比对其活化的影响, 确定了Na₂CO₃/Biochar最佳质量比为3∶1条件下, 得到的样品Biochar-Na₂CO₃-3具有最优的表面积和孔容, 分别为624 m²/g和0.211 cm³/g, 并具有优异的挥发性有机化合物(VOCs)吸附性能, 其正己烷、 甲苯和92号汽油的静态吸附容量分别为1.03, 0.814和0.751 g/g, 正己烷和甲苯的动态吸附容量分别为1.00和0.796 g/g, 且吸附稳定性相对较高, 优于商业用活性炭(AC)和硅胶(SG).     

硼、氮共掺杂多孔碳的制备及其超电容性能

分别以含氮菲咯啉、四硼酸钾和醋酸锌为碳源、活化剂和模板,制备了B、N共掺杂多孔碳(BN-PC),并探究模板质量对BN-PC结构和储电性能的影响。当醋酸锌质量为5 g时,所得BN-PC₅中B、N杂原子含量分别为20.21%、18.29%。电化学测试结果表明,以6 mol·L^-1KOH为电解液,BN-PC₅电极展现出高的比电容(在0.05 A·g^-1电流密度下为255 F·g^-1)、优异的倍率性能(在20 A·g^-1电流密度下为188 F·g^-1)和卓越的循环稳定性(在5 A·g^-1的电流密度下循环10 000次比电容保持率为97%)。以3mol·L^-1ZnSO₄为电解液,在平均功率密度为56 W·kg^-1时,BN-PC₅电容器的能量密度可达27 Wh·kg^-1。     

羧基功能化微滤膜PSF-g-PMAA的制备及对三嗪类除草剂的截留去除性能

使用过硫酸盐在胺基化的氯甲基化聚砜微滤膜表面形成—NH₂/S₂O₈^2-氧化还原引发体系,将甲基丙烯酸(MAA)接枝聚合到聚砜微滤膜表面,得到羧基功能化PSF-g-PMAA微滤膜.采用等温吸附和渗透实验,考察了PSF-g-PMAA膜对三嗪类除草剂(扑草净、莠灭净、阿特拉津)的截留去除性能.结果表明,基于静电相互作用和氢键的协同吸附作用,PSF-g-PMAA膜对三嗪类除草剂显示出良好的去除效果,其中对莠灭津的最大吸附量达到0.18μmol/cm²(41μg/cm²).采用膜面积为1.77 cm²的注射过滤器,PSF-g-PMAA膜对浓度为0.8 mg/L的三嗪类除草剂溶液的截留率接近100%(渗透液体积100 mL).     

Syntheses,Crystal Structures and Properties of Mn(Ⅱ) and Co(Ⅱ) Coordination Complexes Based on 1,10-Phenanthroline Derivative

Two new coordination complexes[Mn(L)₂(DNSA)](1) and[Co(L)(1,4-bdc)]_n (2) have been achieved under hydrothermal conditions (H₂DNSA=3,5-dinitro-salicylic acid,1,4-bdc=1,4-benzenedicarboxylic acid and L=2-(2-fluoro-6-fluorophenyl)-1H-imidazo[4,5-f][1,10]phenanthroline).1 crystallizes in monoclinic,space group P2_1/c with a=15.871(3),b=17.274(4),c=16.078(3)A,β=113.03(3)^o,V=4056.6(16)A³,Z=4,C₄₅H₂₂Cl₂F₂Mn N₁₀O₇,M_r=978.57,D_c=1.602 g/cm³,F(000)=1980,μ(Mo Ka)=0.536 mm^–1,R=0.0437 and w R=0.1065.2 belongs to the monoclinic system,space group C2/c with a=14.665(2),b=30.856(4),c=11.237(2)A,β=111.166(2)^o,V=4742.0(12)A³,Z=8,C₂₇H₁₄Cl Co FN₄O₄,M_r=517.80,D_c=1.602 g/cm³,F(000)=2312,μ(Mo Ka)=0.889 mm^–1,R=0.0364 and w R=0.0862.The central Mn(II) ion in 1 is six-coordinated by four nitrogen atoms from two L ligands and two oxygen atoms from one DNSA anion.In 2,the two kinds of 1,4-bdc ligands link neighboring Co(II) atoms to yield a two-dimensional layer structure.The luminescence of 1 has been studied in detail.Moreover,thermal behaviors of 1 and 2 are also investigated.     

High-capacity porous carbons prepared by KOH activation of activated carbon for supercapacitors

High-performance supercapacitor electrode materials are prepared from the commercially available activated carbon （AC） through a facile and low-cost chemical activation method. The obtained results show that AC activated by KOH with an alkali/carbon ratio of 6/1 （ACK6） possesses a specific surface area of 3405 m^2/g, a large pore volume of 2.01 cm^3/g, and exhibits the highest initial specific capacitance of 335 F/g at the current density of 0.5 A/g in 6 mol/L KOH, and 85% coloumbic efficiency for 5000 cycles at 20 mV/s.     

纤维素纳米晶模板法制备多级孔炭材料及其电化学性能

以纤维素纳米晶(CNC)为模板,酚醛树脂为碳源,KOH为活化剂,通过高温碳化制备了多级孔炭材料.采用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)等手段对合成的一系列炭材料进行了表征.结果表明,前驱体中CNC的降解会形成与CNC直径相当的介孔,KOH活化则会导致炭材料产生大量的微孔和大孔,以及部分4 nm左右较小尺度的介孔,所制备炭材料呈现明显的多级孔特性,其比表面积达554.7 m²/g,总孔体积为0.323 cm³/g.以CNC为模板,KOH活化的炭材料作为电极材料时,在1.0 A/g电流密度下其比电容达202.8 F/g,当电流密度升高至40.0 A/g时,其电容保持率仍达69%,表明该炭材料具有优异的倍率性能;由该电极材料组装的超级电容器在10000次充放电循环后,电容保持率达95%以上,具有良好的循环稳定性.     

Asymmetric supercapacitors based on high capacitance Ni6MnO8 and graphene

A fast, facile and cost-effective method is used to synthesize Ni₆MnO₈ electrode with high electrochemical performance. The supercapacitor based on Ni₆MnO₈ electrode exhibits excellent stability, high area specific capacitance and promising energy and power density.     

基于过渡金属硫化物/还原氧化石墨烯复合物的高性能超级电容器

组装高能量密度的非对称超级电容器需要使用比电容大、 体积变化小且循环稳定性好的电极材料. 过渡金属硫化物(TMSs)与纳米碳材料的复合物是此类电极材料之一. 采用水热法合成了由Cu-Mo硫化物在微波剥离的还原氧化石墨烯表面生长的复合材料(CuS-MoS₂/MErGO). 此复合材料在电流密度为2 A/g时具有高达861.5 F/g的比电容和良好的循环稳定性. 将1.6 V的电池电压施加在由NiS/MErGO为正极, CuS-MoS₂/MErGO为负极组装成的不对称超级电容器上时, 该电容器的功率密度为1.28 kW/kg, 且能量密度保持为54.2 W·h·kg^-1. 结果表明, TMS复合材料是一种很有前途的高性能电化学储能材料, 尤其是用于非对称超级电容器的组装.     

Ternary core-shell structured transition metal chalcogenide for hybrid electrochemical capacitor

Herein we report a novel CoMo₂S₄@Zn-Co-S core-shell structure as the electrode materials for asymmetric supercapacitor. The as-synthesized core-shell structured electrode exhibits an overall improved electrochemical performance     

氯化钠模板诱导木质素基多孔炭的制备及其超级电容器性能

以木质素为碳源,氯化钠为模板,通过低温回流使木质素包覆在氯化钠外层,高温煅烧获得木质素基多孔炭,研究了其作为电极材料在超级电容器中的应用。 结果表明,改变煅烧温度可调控所得样品的孔结构,其比表面积在548~600 m²/g之间可变,且随着煅烧温度升高,比表面积和孔体积先增大后减少。 700 ℃煅烧所得样品具有最大的比表面积,并表现出最高的电容性能,其在6 mol/L KOH电解液中比电容可达252 F/g,有效面积电容高达31.2 μF/cm²,模板氯化钠可清洗分离并可循环利用。 提出了一种废弃物高附加值制备超级电容器用多孔炭的绿色方法。     

碳海绵上电化学沉积Fe_2O_3纳米片及其增强电容性能

设计高性能的可压缩电极是实现可压缩电容器器件的关键,碳海绵(CS)具有理想的压缩形变,但却受制于有限的容量。本工作以CS为可压缩基底,通过恒电流沉积及低温热处理技术,在CS骨架上均匀沉积了α-Fe_2O_3纳米片。复合电极中Fe_2O_3的负载量随沉积时间的延长逐渐增加,且在沉积16 h后达到饱和。系统地考察了CS-Fe_2O_3复合电极在不同压力下的可压缩性能,并在三电极体系中,通过循环伏安、恒电流充放电等方法研究了CS-Fe_2O_3复合电极在3.0mol·L~(-1)KOH电解液中的电容性能。结果表明,当复合电极CS-Fe_2O_3压缩率减小时,电极的内阻增大,比电容相应减小。CSFe_2O_3-12电极在电流密度为1 A·g~(-1)时的最大比电容为294 F·g~(-1),且经过10000次恒电流充放电后,电容量仍然能保持初始值的81%,是一种潜在的电化学性能稳定的可压缩超级电容器电极材料。     

联咪唑修饰{SiW12O40}杂化物的合成及超级电容性能

以H₄SiW₁₂O₄₀为前驱体, 采用水热法合成了联咪唑修饰的超分子杂化物, 经元素组成和热重分析, 确定其分子式为[Co(bim)₂(H₂O)₂][H₂SiW₁₂O₄₀]·2H₂O(bim=联咪唑)(1). 单晶衍射分析表明, 该杂化物是由[H₂SiW₁₂O₄₀]^2?、 [Co(bim)₂(H₂O)₂]²⁺和2个H₂O组成, 各组分之间通过氢键或超分子作用形成一维（1D）~三维（3D）结构. 分别以玻碳、 碳布和泡沫镍为集流体的三电极体系, 当电流密度为1 A/g时, 杂合物1的比电容分别为350.09, 107.02和186.83 F/g; 5000次循环后, 电容保持率分别为94.5%, 92.8%和95.1%. 动力学分析显示, 该化合物的电荷存储机制是以表面控制电荷为主. 在对称纽扣电池体系中, 当电流密度为1 A/g时, 其比电容为80.00 F/g; 在0.75 V的电压窗口中, 功率密度为130.83 W/kg时, 其能量密度为9.41 W·h/kg; 5000次循环后, 电容保持率为92.4%, 表明合成的杂化物是一种较好的超级电容器电极候选材料.     

N-doped honeycomb-like porous carbon towards high-performance supercapacitor

Biomass-derived porous carbon with developed pore structure is critical to achieving high performance electrode materials. In this work, we report a grape-based honeycomb-like porous carbon (GHPC) prepared by KOH activation and carbonization, followed by N-doping (NGHPC). The obtained NGHPC exhibits a unique honeycomb-like structure with hierarchically interconnected micro/mesopores, and high specific surface area of 1268 m²/g. As a supercapacitor electrode, the NGPHC electrode exhibits a remarkable specific capacitance of 275 F/g at 0.5 A/g in a three-electrode cell. Moreover, the NGHPC//NGHPC symmetric supercapacitor displays a high energy density of 12.6 Wh/kg, and excellent cycling stability of approximately 95.2% capacitance retention after 5000 cycles at 5 A/g. The excellent electrochemical performance of NGHPC is ascribed to its high specific surface area, honeycomb-like structure and high-content of pyrodinic-N (36.29%). It is believed that grape-based carbon materials show great potential as advanced electrode materials for supercapacitors.     

泡沫状二维复合材料的合成及超级电容器性能

利用蔗糖和乙醇作为碳源,以氯化镍高温还原形成的镍颗粒作为模板,制备了泡沫状石墨烯多孔材料。 继而以其作为载体,通过浸渍和高温热解法制备了泡沫状MoS₂/石墨烯二维复合材料。 通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱、X射线衍射(XRD)等技术手段研究了复合材料的形貌、组成和结构。 循环伏安、恒流充放电和循环寿命测试均表明,该材料具有良好的超级电容器性能,质量比电容达203.5 F/g,面积比电容达280 mF/cm²,5000次恒流充放电循环后的电容保持率约80%。