染料敏化太阳电池多级孔炭对电极的制备及性能研究

以F127为模板剂, 采用自组装与后活化相结合制备了具有微孔-介孔结构的多级孔炭. N2吸附等温线分析表明后活化可在介孔炭孔壁上生成大量微孔. 电化学阻抗谱测量表明多级孔炭电极对I₃^-还原反应的催化活性明显高于介孔炭电极, 电荷迁跃电阻为0.3 Ω·cm². 多级孔炭电极催化活性高是由于它具有较高的比表面和特殊的多级孔结构, 有效比表面积较高. 以多级孔炭电极为对电极组装染料敏化太阳电池, 电池的短路电流密度、开路电压和填充因子分别为0.624V、15.44 mA/cm²和0.67, 相应的光电转换效率为6.48%, 比介孔炭对电极电池的光电转换效率提高了11.5%.     

模板法制备介孔VN纳米电极材料及其电容性能

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂, 通过高温氨解还原V₂O₅前驱体制得了具有丰富介孔的VN纳米材料, 采用XRD与TEM分析观察样品的结构和形貌, 用N2吸附测试样品的比表面积和孔径分布. XRD分析表明, 介孔VN纳米材料属于立方晶系的晶体结构. TEM和N₂吸附测试结果表明, VN纳米材料的颗粒粒径大约为10 nm, 比表面积为88 m²/g, 有比较丰富的2~6 nm的介孔. 在1 mol/L KOH电解液中进行循环伏安和恒流充放电测试研究其电容性能, 结果显示, VN电极同时具有双电层电容性能和氧化–还原反应的准电容性能, 1 mV/s的扫描速率下能获得517 F/g的比电容; 当扫描速率增大到10 mV/s时, 其比电容仍有275 F/g.     

层次孔炭材料的设计制备及其在储能领域的应用

层次孔炭材料呈合理的微孔-中孔/大孔结构及孔径分布,具有高的电化学活性表面、极短的扩散距离和较高的传质速率,在用作储能器件电极材料时,表现出优异的功率特性.通过综述近来年层次孔炭材料的设计制备及其在储能领域的应用进展,重点介绍了本课题组自2008年以来的研究成果,进而展望了层次孔炭材料的发展方向.指出:层次孔炭材料主要通过模板法或模板-活化联合法制备.这两种方法可以实现炭材料纳米结构的精确调控.最近,开发出来的更简易的免模板法展现出较好的应用前景.     

绿色高效制备电化学性能优异的多孔石墨烯电极材料

电极材料的性能决定超级电容器的储能特性,因此研究优异电极材料的制备方法是提高其储能特性的重要前提。多孔石墨烯(Porous graphene)作为新型的碳材料具有比表面积大、电导率高等优点,是一种理想的双电层电容器电极材料。本工作制备的多孔石墨烯材料微孔和中孔都很发达,孔径分布更为合理,因此其比表面积相较于原始的石墨烯有了很大的提高。经检测该材料的比表面积为1 417.65 m²·g-1,并且能够提供较高的电化学双电层电容,经测试由该材料组装成的扣式超级电容具有31.7 F·g-1的比容量且具有优良的导电特性。此外,在电流密度1 A·g-1下循环10 000次后材料比电容保持率为78%。这些电化学测试结果表明本研究制备的多孔石墨烯在超级电容器的能量存储方面具有较好的应用前景。     

多级孔碳材料的制备及其超级电容器性能研究

超级电容器因其容量大、充放电速度快、循环寿命长、功率密度高、环境污染小以及工作温度范围宽等优点而被广泛关注,可应用于存储再生能量、备用电池和替代电源等众多场景,展现出巨大的应用价值和市场潜力。然而,现有超级电容器较低的能量密度限制了其应用前景,为此研究者们提出了优化电极材料以提高其能量密度的方案。基于此,该研究以生物质——塌地松为碳源,通过高温碳化和氢氧化钾活化制备出性能优异的多级孔碳材料,性能测试证实该材料具有优异的电化学性能（电容：532.0 F/g,能量密度：12.5 Wh/kg,功率密度：5 245.6 W/kg）。研究结果表明,高比表面积（3 948.6 m²/g）、多级孔结构、均匀孔径分布及杂原子掺杂有利于提高碳材料的比电容,为超级电容器电极材料的选择和制备提供了技术指导。     

石墨烯基电容去离子电极材料的制备及其性能

石墨烯是2004年制备出的单层碳原子二维材料,具有比表面积大、导电性高等优点,近年来在电容去离子中作为电极材料的潜力逐渐受到关注。总结了自2009年第1篇相关文献发表以来石墨烯或其复合物(统称为石墨烯基电极材料)作为电容去离子电极材料的文献。首先总结了石墨烯基电极材料的制备技术;之后对石墨烯基电极材料的电极性能参数(比电容、比表面积、平均孔直径、导电性等)进行了归纳和比较;进一步讨论了不同石墨烯基电极材料应用于电容去离子的电吸附性能,并与其它碳电极材料作了对比;最后对石墨烯基电极材料用于电容去离子的研究方向作了展望。     

CO2捕集用具有多级孔结构纳米孔炭的制备（英文）

以模板法结合化学活化法制备了具有分级结构的纳米孔炭。分别利用氮气吸附法和热重分析法考查KOH活化程度对模板法制备中孔炭的孔结构的影响和不同孔结构的多孔炭对CO2的吸附性能。结果表明,KOH活化不仅增加了大量的微孔,而且使得模板脱除得到的中孔数量降低。中孔吸附CO2对孔表面的利用率最高,而中孔和微孔的合适配比更有利用综合提高CO2的吸附量。制备的纳米孔炭具有较高的CO2吸附量和较好的循环性能和稳定性。     

高性能炭电极材料的制备和电化学性能研究

以胡桃壳为前躯体,采用ZnCl2化学活化法制备炭电极材料,研究了活化剂与果壳的不同混合质量比例对炭材料性质的影响,用氮气吸附和傅立叶红外表征活性炭材料的比表面积、孔结构和表面性质,结果表明:活性炭材料表面存在着含氧官能团,为一种高微孔无定形炭材料;以制备的活性炭为电极材料,KOH为电解液构成超级电容器,采用循环伏安、恒流充放电等电化学方法研究了其电化学性能,结果表明:制备的活性炭电极材料表现出理想的电化学电容行为,比电容高达271.0F/g,漏电流和等效串联电阻分别只有0.25mA和0.39Ω,稳定性很高,循环充放电5000次后,电容量仍保持88%以上.     

负载TiO2活性炭电极材料的制备工艺

采用溶胶-凝胶法对活性炭进行载钛改性,制备TiO2/AC电极材料。通过正交实验考察改性过程中无水乙醇(C2H5OH)、去离子水(H2O)、冰乙酸(CH3COOH)、盐酸(HCl)以及活性炭(AC)这五种成分的最佳加入量。利用比表面积及孔径分析仪(BET)、电化学工作站分别对材料的比表面积和电极比电容进行表征。结果表明,材料组成的最佳加入量为无水乙醇30mL、冰乙酸2mL、盐酸0.3mL、去离子水4.5mL、活性炭2g。各因素对电极的电化学性能影响大小依次为:AC量>CH3COOH量>C2H5OH量>去离子H2O量>HCl量。载钛后活性炭比表面积从680.5m2/g降为523.35m2/g,降低23.1%;比电容从116F/g升到135F/g,升高16.4%。活性炭材料负载TiO2处理后,可以加速电极双电子层的形成,提高电极比电容量。     

RuO2/CuO复合电极材料的制备及其性能研究

分别采用溶胶-凝胶法和低热固相反应法制备无定型水合RuO2和CuO粉末,进而制备了不同含量的RuO2/CuO复合电极,用扫描电镜对复合电极的形貌进行表征,并对复合电极进行循环伏安、交流阻抗、恒流充放电等电化学性能测试,结果表明,RuO2/CuO复合有助于获得较细颗粒和改善RuO2的阻抗特性。当CuO的含量为30%(质量分数)时,在38%的H2SO4溶液中,扫描速度为5mV/s时,复合电极的比电容为513F/g,内阻为0.361Ω,且在经过400次充放电后,比容量仍保持91.4%,可作为较理想的超级电容器电极材料。     

炭载MnO2复合电极材料的制备与电容性能研究

采用真空浸溃、化学沉淀法制备活性炭(AC)载MnO2复合电极材料(MAC),利用XRD、SEM、EDS、恒流充放电、循环伏安、交流阻抗等方法对所制备的复合材料进行物性表征和电化学电容性能测试.实验结果表明在AC颗粒表面沉积了γ-MnO2颗粒,所得MAC以200mA/g的电流密度充放电,首次放电比电容高达417F/g,循...     

Preparation and electrochemical properties of coke powder activated carbon based electrode materials

Coke powder activated carbons (CPACs) were prepared using coke powder as raw materials. The as-prepared CPACs were characterized by energy dispersive spectrometer, scanning electron microscopy, X-ray photoelectron spectroscopy and X-ray diffraction. The BET surface area and porous properties of CPACs were evaluated by nitrogen adsorption at 77 K. The optimal preparation conditions for CPACs were optimized according to the results of a series of electrochemical performance measurements by using the as-prepared CPACs as electrode in 2 mol L^?1 electrolyte solution of KOH. The CPACs, which were prepared under optimal conditions, exhibit a BET surface area of 285.6 m² g^?1, a pore volume of 0.112 m³ g^?1, a statistical average pore diameter of 10 nm, and ratios of the sum of micro and meso pore volume to the total pore volume of about 80.4 %, respectively. The electrochemical measurement results show that the electrode prepared by CPACs under optimal preparation conditions exhibits a specific capacitance of 211 F g^?1. Moreover, it also exhibits a good electrochemical stability with a specific capacitance reaches up to 156 F g^?1 over consecutive 1,000 cycle numbers.     

碳纳米管/聚苯胺空心球复合材料的制备与电化学性能

以无机材料Fe3O4为模板,将在碳纳米管(CNT)功能化后,包裹在模板表面,然后再将苯胺单体接枝在CNT表面,之后采用化学氧化法,将接枝于CNT表面的苯胺单体聚合成聚苯胺(PANI),从而制备CNT/PANI空心球复合材料。用傅立叶变换红外光谱、扫描电子显微镜对复合材料进行成分和形貌的表征。用循环伏安法、恒流充放电和循环寿命等电化学测试手段来表征复合材料的电化学性能。研究结果表明所制备的复合材料比容量可达到185F/g(有机电解液),高于同样条件下所制备的纯PANI和采用一般方法所制备的CNT/PANI复合材料的电化学容量(65F/g,152F/g),显示出良好的应用前景。     

Superior capacitive storage behavior of porous carbon electrode with high mass loading

Porous carbon (PC) derived from the petroleum pitch via the template-guidance coupled with activation methodology, possesses hierarchical pore structure in view of micropore and mesopore. As the electrode material for electrochemical double-layer capacitor, PC electrode not only possesses the good adaptability to aqueous and organic electrolytes, but also delivers the superior capacitive behavior with respect to capacitance and rate capability over those of counterparts (activation-derived carbon and commercial activated carbon). Furthermore, relatively high values of gravimetric and areal capacitances (247F g⁻¹ and 2470 mF cm⁻²) can be guaranteed simultaneously for PC electrode even at the commercial-level mass loading of 10 mg cm⁻², demonstrating the good compatibility to gravimetric and areal capacitances. The satisfactory capacitive storage behavior of PC is ascribed to the synergistic effect of hierarchical pore structure and extraordinary structural integrity. Besides, this work also presents a high value-added utilization strategy to prepare the high-performance porous carbon-based electrode material for capacitive energy storage.     

模板法制备有序介孔炭及其超电性能研究

以F127为模板剂,通过模板法制备了有序介孔炭材料(OMC)。对样品进行了X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM),研究其结构和形貌。结果表明,OMC孔道有序规则,壁宽为10nm。电化学测试表明此电极材料具有良好的电化学性能,可逆性能好。在电流密度为700mA/g的条件下,经500次循环测试,有序介孔炭的容量保持率为90.5%。     

Ag/MnO2复合电极材料的制备及其电化学性能

过渡金属氧化物MnO₂因其制备工艺简单、储量丰富、环保且具有较高的理论比容量,在电池储能方面有较大潜力。本论文借助溶胀法对水热合成的δ-MnO₂进行剥离制得MnO₂纳米片。再利用紫外光照以及NaBH₄的还原作用在MnO₂纳米片表面负载Ag纳米颗粒,从而得到Ag/MnO₂复合材料。对Ag/MnO₂复合材料进行了结构和形貌表征以及电化学性能测试。结果表明,作为锂离子电池负极材料,Ag/MnO₂的电化学性能明显优于纯相δ-MnO₂。Ag/MnO₂在100 mA/g电流密度下的首次可逆比容量达到1 001.1 mA·h/g,库伦效率为79.9%;在0.1、0.2、0.5、1.0、2.0 A/g电流密度下的平均可逆比容量分别为936.3、607.5、429.5、351.1和278 mA·h/g,当电流密度重新回到0.1 A/g时,其平均可逆比容量仍可达到658.7 mA·h/g。...     

聚苯胺/改性活性炭复合电极材料的制备及其电容性能研究

通过改变有机酸与无机酸的配比研究合成高电导率聚苯胺的最佳条件,使用硝酸对活性炭进行改性,测定活性炭的沉降质量和活化指数并筛选出吸附性能最佳的改性活性炭,将最佳工艺条件下合成的聚苯胺与改性活性炭进行复合制备了聚苯胺/改性活性炭复合电极材料。通过X射线衍射、扫描电子显微镜和电化学性能测试对复合电极材料的结构和性能进行表征和研究。结果表明:用质量分数3%的硝酸改性的活性炭掺杂聚苯胺,二者的相容性最好,且改性活性炭含量为25.5%(质量分数)时,制备的复合电极材料比电容最大,为282F/g,比纯聚苯胺的比容量(210F/g)增加了34.3%。电化学性能测试表明,聚苯胺/改性活性炭复合电极材料内阻小,阻抗高,电容性能优良。     

碳布负载的PI-MWCNTs柔性电极材料的合成及其电容性能

以超级电容器的电极材料制备、性质研究及对组装非对称超级电容器的性能研究为核心内容,提高超级电容器电化学性能为主要目的,采用原位聚合法制备羧基化多壁碳纳米管(PI-MWCNTs)接枝的聚酰亚胺溶液,将其作为氮掺杂碳的前驱体,实现复合物在碳布表面的生长,并作为电极材料.以二氧化锰-碳布(MnO2-CC)为正极,多壁碳纳米管接枝的聚酰亚胺-碳布为负极(PI-MWCNTs-CC),构建非对称超级电容器.采用扫描电子显微镜、拉曼光谱、X射线衍射、比表面积及孔径测试、循环伏安、恒电流充放电及电化学阻抗谱对电极材料的结构和电化学性能进行表征.结果表明:当扫描速率为20 mV/s时,非对称电容器的电势窗口可增至1.3 V,其体积比容量为1.80 F/cm3;当功率密度为14.08 mW/cm3时,能量密度可达到0.423 mWh/cm3.