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。     

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。     

多孔淀粉基炭微球的制备及其在双电层电容器中的应用

通过简单的无机盐磷酸氢二铵催化稳定化、炭化及不同碱炭比KOH活化制备了高比表面积的多孔淀粉基炭微球材料。采用电子扫描显微镜（SEM）、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）及N₂吸脱附测试对实验所制得的炭微球样品的形貌及孔结构进行了分析。结果表明：不同KOH碱炭比制备的多孔淀粉基炭微球材料具有较大的比表面积（﹥2 300 m²/g）,且均含有大量的大孔和微孔,在6 mol/L的 KOH电解液对称的双电层电容器中多孔淀粉炭材料表现出优异的电化学性能,在100 A/g的大电流密度下,炭微球电极材料具有最大的质量比电容高达248 F/g。     

高比容量酚醛树脂基介孔炭@NiCo2S4制备及电容性能

以甲醛和间苯二酚为碳前驱体,以尿素为氮源,制备出一种酚醛树脂基氮掺杂介孔炭微球(NMC)。然后在其上通过水热法合成NMC@NiCo₂S₄复合材料。采用元素分析、傅里叶变换红外光谱、N₂吸附、X射线衍射及扫描电子显微镜对NMC@NiCo₂S₄的结构进行了研究。将其作为活性物质组装成三电极进行了电化学性能测试。结果显示,当电流密度为1 A/g时,该复合材料比电容高达1010.17 F/g。在1000次充放电循环后,电容保持率为113.28%。所得NMC@NiCo₂S₄可作为高性能超级电容器电极材料。     

碳(炭)材料与超级电容器

多孔碳(炭)材料是用来制造超级电容器电极的理想材料之一．特别是中孔(≥nm)丰富的多孔碳(炭)材料,最适合制造超级电容器的电极．     

谷胱甘肽辅助水热合成NiCo2S4电极材料及其电化学性能

超级电容器作为一种新型储能器件，凭借其高功率密度和超长的使用寿命等优点，已被实际应用于多个领域。在超级电容器组成部件中，电极材料对器件性能优劣起着关键作用，因此制备电化学性能优异的电极材料具有重要意义。采用乙酸镍、乙酸钴为原料，还原型谷胱甘肽(GSH)为形貌控制剂和硫源，通过水热法制备Ni Co₂S₄电极材料，并研究了水热反应时间对Ni Co₂S₄微观结构、形貌、电化学性能的影响。结果表明：在GSH作用下制备的Ni Co₂S₄材料呈现“蛋黄–蛋壳”结构；当电流密度为0.5 A/g时，比电容为1 552.7 F/g；在电流密度为10 A/g条件下可以保持61.3%的比电容；经过2 000次循环后，Ni Co₂S₄电极材料的比电容保持率可以维持在79.3%。分别以Ni Co₂S₄与活性炭为正负极组装一个混合型超级电容器，在功率密度为800 W/kg时可以提供33.9 W·h...     

磷酸镁多孔材料的制备及其在结构超级电容器的应用

以NaHCO₃为引气剂,利用化学发泡法制备磷酸镁多孔材料（MPCPM）,该材料孔径发达、强度较高。利用MPCPM和KOH复合形成结构载体/电解质双连续相系统,并与石墨烯电极组装成一种新型结构超级电容器。研究发现,MPCPM孔隙连通度是影响结构超级电容器电学性能的主要因素。内部连通孔隙结构有利于离子的运输,从而改善结构超级电容器的储能容量。使用循环伏安、交流阻抗、恒流充放电以及抗压强度测试等方法研究化学发泡剂NaHCO₃掺量及养护龄期对结构超级电容器电学性能和力学性能的影响。NaHCO₃掺量为2.5%时比电容最高可达62.2 F·g^-1,比不掺加NaHCO₃时提高了34.1%。并且当NaHCO₃掺量为2%其比电容为38.79 F·g^-1,同时抗压强度高达18.76 MPa,显示出良好的多功能性。     

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。     

新型中熵钼酸盐(MnCoNiCu)MoO4作为超级电容器电极的研究

通过简单的高温固相法制备了(MnCoNiCu)MoO₄中熵钼酸盐，对其微观形貌、晶体结构和化学组成进行了深入研究。将其作为超级电容器电极材料，进行了相关电化学性能测试。测试结果表明，在1 A/g的电流密度下，(MnCoNiCu)MoO₄中熵钼酸盐的比电容值为438.3 F/g;在15 A/g的电流密度下，经过10 000次循环充放电，初始比电容保持率为83.3%。证明了(MnCoNiCu)MoO₄中熵钼酸盐材料在超级电容器中的潜在应用。     

NiMn2O4/还原氧化石墨烯复合材料的制备及其超级电容性能

采用水热法制备了NiMn₂O₄/还原氧化石墨烯（NiMn₂O₄/rGO）复合电极材料,研究了石墨烯对NiMn₂O₄/rGO材料形貌、微观结构及电化学性能的影响。结果表明：NiMn₂O₄纳米片沉积在石墨烯片的表面,聚集现象消失。与纯NiMn₂O₄相比,NiMn₂O₄/rGO具有高的比表面积和优良的电化学性能。在1A/g时具有1375F/g的比电容,而纯NiMn₂O₄的比电容为924F/g。5000次充放电后,NiMn₂O₄/rGO在5A/g时的比电容保留率为90%,而NiMn₂O₄的比电容保留率为78%。NiMn₂O₄/rGO表现出良好的电容性能,作为超级电容器电极材料具有广泛的应用前景。     

g-C3N4基超级电容器用电极材料的研究进展

超级电容器由于具有功率密度大、储放电速度快、循环寿命长等优点受到储能领域的极大关注，电极材料是其性能优劣的关键所在。而具有较高含氮量、活性位点多且形貌与稳定性良好的g-C₃N₄作为一种优秀的超级电容器电极材料受到研究者的青睐。本文综述了g-C₃N₄基超级电容器的结构特征以及储能机理，重点阐述了g-C₃N₄基复合材料的性能提升策略，最后梳理了g-C₃N₄基超级电容器电极材料的性能提升研究进展，明确了g-C₃N₄基复合材料具有优秀的超级电容器电极材料应用前景。     

三维筋撑石墨烯负载氧化锰的超级电容器

石墨烯基超级电容器,其功率密度较高,但能量密度受限。开发以三维石墨烯材料为载体的复合型赝电容多孔电极,是解决方案之一。本文采用铵盐辅助化学发泡法,制备了三维筋撑石墨烯泡沫体（SG）;以SG为载体,采用水热还原法在其表面生长二氧化锰（MnO₂）纳米棒阵列,从而构建了MnO₂/SG自支撑多孔材料。利用MnO₂/SG复合电极,组装了超级电容器,在0.5 A·g^-1的电流密度下,比电容达343.6 F·g^-1;经5000次循环,其容量保持率为83.8%;在500 W·kg^-1的功率密度下,其能量密度达11.93 W·h·kg^-1。因此,MnO₂/SG复合电极是一种性能优异的赝电容材料,在电化学储能领域有良好的应用前景。     

草酸钾-尿素协同活化法制备超大比表面积面粉基多级孔炭及其电化学储能应用

基于草酸钾-尿素对小麦面粉的溶胶化润胀和渗透作用,制备了超大比表面积的氮/氧共掺杂型多级孔炭材料。实验结果表明,选择小麦面粉与草酸钾的质量比为1∶1.5时,通过添加适量尿素作为造孔助剂和掺杂改性剂,可以有效优化多孔炭材料的孔隙结构和表面理化性质,所制备的多级孔炭样品的最大比表面积达3192m²/g,微孔和中孔孔容分别为1.48cm³/g和0.55cm³/g。电化学分析结果显示,在三电极体系中,当电流密度为0.5A/g时,多孔炭电极样品KNPC-7.5-7.5的比电容可达284F/g,并具有理想的倍率性能。基于KNPC-7.5-7.5电极材料所组装的扣式对称型超级电容器,在5A/g下循环充放电5000次后仍保有95.6%的起始电容值,且在223.6W/kg功率密度下呈现出23.7Wh/kg的高能量密度。     

紫菜衍生的氮掺杂分级多孔炭制备及其超级电容性能

紫菜不仅廉价易得，而且富含蛋白质。以紫菜为原料，提供炭源和氮源，先预炭化获得粗炭，再以KOH活化造孔实现氮掺杂分级多孔炭材料的制备。当KOH与粗炭比为2∶1时所获得的氮掺杂多孔炭材料(NDHPC-2)具有最丰富孔隙和最佳蜂窝状分级孔结构，其比表面积高达1975.2m²/g，介孔占比41.2%，掺氮原子含量4.3%。此外，电化学测试表明，三电极体系中NDHPC-2的最大比电容为185.4F/g，同时兼具良好倍率性能、库仑效率和循环稳定性。基于此炭材料，进一步组装了NDHPC-2//NDHPC-2对称超级电容器，单个器件最大能量密度为6.7Wh/kg，并依旧保持了出色的倍率性质、库仑效率和反复充放电稳定性。比如在10A/g高电流密度下连续充放电10000次，整个实验过程的库仑效率始终接近100%，电容损失亦几乎可忽略不计。无论三电极还是两电极体系，NDHPC-2多孔炭材料的超级电容性能均可媲美甚至超过许多已报道的生物质多孔炭材料的电化学表现，展现了较好的储能优势和实际应用潜能。     

超级电容器炭基电极材料研究进展

电极是超级电容器的关键部件，电极材料的性能对电容器的电容特性起着关键作用。本文综述了超级电容器的各种炭基电极材料的研究现状以及其发展趋势，通过对各种炭材料的改性和炭材料复合能有效的提高电容器的电容特性。     

煤基多孔炭的制备及其在超级电容器中的应用

以新疆煤为原料,采用水蒸气活化一步法制备出多孔炭材料,考察了活化时间和原料粒度对活化过程的影响,对比了活化前脱灰和活化后脱灰的优劣.结果表明,活化时间以120min为宜,原料粒度在150μm~180μm时较优,活化后比表面积高达1 300m~2/g,收率为30%.样品脱灰适宜在活化后进行.将所制备的多孔炭材料应用于超级电容器,考察了其电容性能.结果表明,在6mol/L KOH电解液中,三电极体系材料电容值可达149F/g.两电极超级电容器具有良好的长循环稳定性,30 000次循环后容量几乎无衰减.     

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。     

梧桐絮制备多孔纤维碳材料及其在超级电容器中的应用

以法国梧桐絮为原料、KOH为活化剂,通过碳化制备多孔纤维碳材料,并在此基础上组装了超级电容器器件。通过SEM、EDS、XRD、Raman、FTIR、BET等对制备的多孔纤维碳材料进行表征,并研究了多孔纤维碳材料电极的电化学性能。结果表明:在扫描速率为50 mV·s~(-1)时,800℃下碳化制备的梧桐絮多孔纤维碳材料电极的比电容可以达到236 F·g~(-1);所组装电极在循环10 000次后,比电容仍维持原来的99.8%,表明梧桐絮多孔纤维碳材料在超级电容器领域有巨大的应用潜力。     

四氧化三钴超级电容器电极材料的制备与研究

电极材料是决定电化学电容器性能的一个主要方面,研究与开发高性能的电极材料是人们的研究重点之一.碳电极材料比电容较小;钌等贵重金属氧化物电极材料比电容量虽然很高,但昂贵的价格限制了其实际应用.因此价格低廉、环境友好、同样具有较高氧化还原电容的过渡金属氧化物成为目前超级电容器的研究热点之一.以硝酸钴为原料,以柠檬酸为模板水热合成了前驱体,200 ℃热处理后得到了四氧化三钴.循环伏安、恒流放电等电化学测试表明,200 ℃所得四氧化三钴电极在6 mol/L氢氧化钾溶液中和-0.1～0.5 V (vs. SCE) 电位范围内,具有较好的循环稳定性能,单电极比电容达到442 F/g.为开发高性能的超级电容器电极材料提供了参考.     

椰壳基超级电容活性炭的制备及其电化学性能研究

以椰壳炭化料为原料,KOH为活化剂,在不同工艺条件下制备了超级电容器用活性炭电极材料。考察了碱炭比、活化温度和活化时间对活性炭孔隙结构及其用作电极材料的比电容的影响。结果表明,在KOH与椰壳炭化料质量比为4:1,活化温度800℃,活化时间60 min的条件下,可制得比表面积2891 m²/g,总孔容积1.488 cm³/g,中孔率73.6%,比电容达235 F/g的优质活性炭电极材料。