甲基萘沥青基有序中孔炭的制备及电化学性能

以1-甲基萘热溴化/脱溴聚合沥青为前驱体, 中孔二氧化硅SBA-15为模板, 采用液相浸渍法合成有序中孔炭。通过不同测试手段对中孔炭的微观结构和电化学性能进行了研究。当模板剂和沥青质量比为1:1, 升温速率为 1 ℃·min^-1, 碳化温度为900 ℃时, 所制备的中孔炭性能最优, 具有高度有序的二维六方孔道结构, 比表面积为675 m²·g^-1, 孔容为1 cm³·g^-1, 孔径集中在3.84 nm左右。该中孔炭用于Li-S电池的正极载体材料表现出良好的电化学性能, 在0.2C(1C=1675 mA·g^-1)电流密度下经300次循环后放电比容量和容量保持率分别为688 mAh·g^-1和67.1%, 在3C电流密度下比容量可达556 mAh·g^-1。     

沥青基高比表面积活性炭吸附性能的研究

本文研究了沥青基高比表面积活性炭对有机蒸气（苯、四氯化碳、氯仿）的吸附脱附能性，并观察了这种高比表面积吸附剂对Ａｕ（ＣＮ）２￣－，Ｃｒ（ＶＩ），Ｆ￣－的吸附行为．发现它对有机蒸气有惊人的吸附容量，对无机离子也有优异的吸附效果。     

电解液对活性炭基超级电容器低温性能的影响

分别以双环丁铵四氟硼酸盐/碳酸丙烯酯(SBPBF_4/PC)、四乙基铵四氟硼酸盐/碳酸丙烯酯(Et_4NBF_4/PC)以及双环丁铵四氟硼酸盐/碳酸丙烯酯与碳酸二甲酯混合溶剂[SBPBF_4/(PC+DMC)]为电解液,商用超级活性炭为电极材料,研究了电解液对超级电容器低温性能的影响。结果表明,SBPBF_4/PC电解液的粘度低、电导率高,且SBP+的离子直径小;在-20℃时,2 A/g的电流密度下,比电容可达22.7 F/g。碳酸二甲酯(DMC)的加入可有效降低电解液的粘度,提高电解液的电导率,当PC∶DMC=7∶3(体积比)时,电化学性能最佳,-20℃时比电容为26.7 F/g。     

沥青基球状活性炭对胆红素 吸附性能的初步研究

研究了三种具有不同孔径结构的沥青基球状活性炭对胆红素的吸附行为,结果三种沥青基球状活性炭对胆红素均具有较好的吸附性能,平衡吸附率达９０％以上,随沥青基球状活性炭中中孔含量的增加,其对胆红素吸附速率加快,达到吸附平衡的时间缩短;且对结合态胆红素的吸附量及吸附速度较游离态氏。     

两种煤沥青的浸渍性能分析

采用热重／差热分析、核磁共振、热台显微镜在位观察等方法,对太钢改质沥青和北京焦化厂中温煤沥青的软化点、元素组成、结构、组成、粘度进行了分析,以评价其作为浸渍沥青的性能。结果表明：太钢改质沥青比北京焦化厂中温煤沥青的吡啶不溶物含量高,芳香度低,高温流动性略好,产碳率也高。     

铁微粒的存在对沥青基球状活性炭微孔形成过程的影响

由添加二茂铁和不添加二茂铁沥青球制得了两类沥青基球状活性炭,比较了它们微孔结构及孔容等的异同点,研究了铁的存在对活性炭微孔形成过程的影响,考察了活化时间及活化温度对含铁沥青基球状活性炭微孔形成的影响。结果表明,铁的存在对活性炭的微孔分布没有明显影响,但却使活性炭微孔的比表面积和孔容有所下降。     

中孔炭的水玻璃模板法制备、结构调控及球形功能化

以廉价水玻璃为原料, 通过控制水解条件, 合成出具有不同尺寸的SiO₂溶胶, 并与间苯二酚-甲醛(RF)溶胶形成均相的凝胶复合物, 经常压干燥、炭化、酸洗, 得到具有可控结构的中孔炭材料。考察了水解温度、水解时间和反应物组成对孔结构的影响, 并通过氮气吸附、扫描电镜和透射电镜对材料的微观结构进行了表征。结果表明: 中孔炭的孔隙反相复制于SiO₂凝胶网络, 其平均孔径随水解时间的延长或水解温度的升高而增大, 并在6~12 nm范围内精细调控, 而其总孔隙率可以通过改变炭、SiO₂前驱体比例调节。对液相复合溶胶通过悬浮聚合法和喷雾干燥法处理, 分别制备出毫米级和微米级的中孔炭球, 进而实现了中孔炭在宏观形貌上的调控。本工作为中孔炭的低成本制备、精细结构调控以及球形功能化提供了重要参考。     

用作双电层电容器电极材料的三维层次孔结构多孔炭的合成

以葡萄糖为碳源,由金属框架有机物( MOF)高效地合成出一种具有三维层次孔结构的多孔炭.当葡萄糖渗入到方形MOF的表面或内部空隙之后,逐步进行聚合和炭化.在此过程中,MOF分解出ZnO,ZnO进一步被基体炭或CO还原成Zn;而Zn又在炭化过程中逸出,以致形成连续的基体炭组织.当所合成的多孔炭用作双电层电容器电极材料时,在1 mo1/L NEt4 BF4/碳酸丙烯酯电解液体系中,其初始比电容达175F·g-1(电流强度0.6A·g-1),并在12A·g-1大电流密度下电容保持率高达94.2％.     

活性炭表面改性对双电层电容器电化学性能的影响

通过氢气还原改性和浓硝酸氧化处理对石油焦基活性炭(ACs)进行改性.采用氮气吸附和脱附等温线计算改性ACs的BET比表面积、 DFT孔径分布及孔容,以XPS方法表征改性ACs的表面含氧官能团种类及含量,改性ACs的电化学性能通过直流循环充放电、循环伏安等表征.结果表明:浓硝酸处理后,ACs比表面积和孔容均稍有减少,表面含氧官能团和比电容明显增加,内阻和自放电显著增大;氢气改性后,ACs比表面积和孔容亦稍有减少,孔径分布的变化使比电容明显增加,氧化官能团的减少降低了内阻并减少了自放电.即,氢气改性ACs的电化学性能明显提高,增加了比电容,降低了内阻和自放电.     

微波辐照气相法合成氮掺杂石墨烯

以天然鳞片石墨为原料, 采用Staudenmaier法先制备出石墨氧化物, 再经饱和碳酸铵溶液浸渍后生成NH₄⁺插层石墨氧化物. 在微波照射下, NH₄⁺分解生成的NH₃与剥离的石墨烯氧化物反应原位合成出氮掺杂石墨烯. 通过SEM、TEM、EDS、XRD、XPS和Raman测试手段对氮掺杂石墨烯进行了表征. 结果表明, 所合成的氮掺杂石墨烯呈透明绢丝状结构, 每个石墨烯片含有2~5层石墨层; 氮元素含量为1.56wt%, 其中N元素是以pyridinc N、 pyrrolic N和graphitic N形式掺入石墨层网格中.