三聚氯氰衍生多孔炭的制备及其电化学性能研究

多孔聚合物因具有高比表面积、孔结构可调性、孔隙结构丰富、合成方法多样而引起了广泛关注,在储能领域,可将其炭化后应用在超级电容器的电极材料中。在这项工作中用溶剂热法制备出多孔聚合物(PSC),以PSC为前驱体,一步炭化法制备多孔炭PSC-T。结果表明：多孔炭PSC-T具有石墨化结构,含有大量介孔。其电化学性能优异,在电流密度为1.0A/g时,比电容为190.1F/g,经过5000次的循环充放电后,比电容保留率为90%。     

菱角壳基多孔炭的制备及其电化学电容特性研究

以菱角壳为前驱体,采用KOH化学活化法制备超级电容器用多孔炭,研究了不同碱炭比对多孔炭结构和电化学性能的影响。采用SEM、XRD、Raman、N_2吸脱附测试对多孔炭的微观结构进行表征,并利用循环伏安、恒流充放电、长循环、交流阻抗等方法考察其电容性能。结果表明,碱炭比为4时,多孔炭具有最高的比表面积(2 046.74 m~2/g)和最丰富的孔结构,以TEABF_4/PC为电解液组装成超级电容器,在0.1 A/g电流密度下,其比电容高达126.1 F/g,以0.5 A/g电流密度循环10 000次,其比电容仍保持92.6 F/g,展现出良好的电容性能。     

中间相沥青基活性泡沫炭的制备及其电化学性能研究

以中间相沥青为前驱体,经自挥发发泡法、KOH活化法制备的中间相沥青基活性泡沫炭作为超级电容器电极材料。采用扫描电镜、X射线衍射和低温(77K)N2吸附法对中间相沥青基活性泡沫炭的表面形貌和微观结构进行表征。中间相沥青基活性泡沫炭的比表面积为2700m2/g,总孔孔容为1.487cm3/g。通过恒流充放电、循环伏安和交流阻抗测试,考察了中间相沥青基活性泡沫炭作为超级电容器电极材料的电化学性能。在电流密度为0.02A/g时,中间相沥青基活性泡沫炭的比容量为240.48F/g,能量密度为33.4Wh/kg;在电流密度为5A/g时,比容量为166.68F/g,具有良好的电化学特性。     

胡萝卜基分级多孔炭材料的制备及电化学性能研究

以胡萝卜为炭源,采用KOH对胡萝卜炭进行活化,制备出具有高比电容的分级多孔炭材料。利用SEM、X射线衍射分析、低温氮气吸脱附等手段对制备的材料进行形貌及结构分析,结果表明,不同碱炭比会造成炭材料不同程度的结构变化,在碱炭比为2∶1时,所制备的炭材料孔隙结构分布最佳,比表面积高达3 111.45 m²/g,总孔容为1.51 m³/g。循环伏安(CV)、恒流充放电(GCD)等电化学测试表明,在最佳活化条件下制备的胡萝卜基多孔炭材料制成的电极在6 mol/L KOH电解液、0.5 A/g电流密度条件下比电容为486 F/g,表明材料具有良好的电容性能;当电流密度提升20倍时,电容量保留为原来的86%,表明材料具有良好的倍率性能;10 A/g电流密度下经8 000次循环后,电容保持率为97.3%,表明材料具有良好的稳定性。胡萝卜基多孔炭材料制成的电极片所组装的水系超级电容器器件能量密度可达14.67 Wh/kg,功率密度为1 000 W/kg。     

由煤沥青高效制备高性能超级电容器用多孔炭(英文)

在较低氢氧化钾用量的条件下,采用一步微波辅助KOH活化法由煤沥青成功制备出多孔炭材料。在KOH/沥青质量比为2∶1,采用30 min微波辅助KOH活化所得多孔炭(PC2-M)的比表面积达1 786 m2/g。在KOH、K2SO4、Na2SO4、Li2SO4水性电解液及四乙基四氟化硼酸铵盐/碳酸丙烯酯有机电解液中,研究了PC2-M电极的电化学性能。在6 mol/L KOH水性电解液中,在0.1 A/g的电流密度下,多孔炭电极的比容达267 F/g;在0.5 mol/L K2SO4中性电解液中,多孔炭电容器的能量密度高达12.0 Wh/kg,对应的功率密度为1 318 W/kg。因此,一步微波辅助氢氧化钾活化煤沥青是一种简单、高效且低能耗的制备超级电容器用高性能多孔炭的方法。     

自生模板法制备多孔炭材料及其超级电容器性能

以柠檬酸锌为前体,利用碳化过程中产生的ZnO作为模板,制备了具有高比表面积和丰富孔道结构的多孔炭材料,系统研究了碳化温度对所得材料比表面积、孔体积及超级电容器性能的影响。结果表明:随着温度的升高,比表面积增大,孔容增大,多孔炭材料的电容性能也相应提高,在碳化温度为1273K时,所得炭材料(Zn C1273)的比表面积高达1763m2/g,孔容为3. 08cm3/g。利用1. 0mol/L四乙基四氟硼酸铵的乙腈溶液为电解质,所得炭材料作为电极应用于超级电容器,在0. 5～20A/g高电流密度下的容量保持率为93. 2%。     

沸石矿模板制备多孔炭及其电性能研究

为降低模板法制备多孔炭的成本,使用一种天然沸石矿为模板来制备多孔炭。利用XRD、N2吸附和循环伏安法研究多孔炭的物相组成、孔结构和电化学性能。研究表明,所制备多孔炭的比表面积仅为411m2/g,但富含中大孔,并具有较宽的孔径分布;在1mol/L的H2SO4溶液中,1mV/s的扫描速度下,多孔炭的比容量为185F/g,扫描速度增加到500mV/s,其比容量保持率高达72%,比在相同条件下,比表面积2322m2/g的商业微孔活性炭的容量保持率23%高得多,且保持了良好的扫描曲线。     

化学沉积法制备氧化锰/多孔炭复合材料及其电化学性能

通过化学沉积法制备了氧化锰/多孔炭（Porous carbon,简称PC）复合材料,考察了氧化锰负载量及热处理温度对其理化性能的影响,探讨了氧化锰/多孔炭复合电极的充放电机理。SEM照片及孔结构测试结果表明,常温下化学沉积法负载氧化锰不但负载均匀,而且还对多孔炭的孔结构起到修饰作用;但经400℃以上高温处理后,其均匀性受到破坏。XRD测试结果表明,经110℃干燥处理及400℃高温处理的复合电极材料负载的氧化锰为无定型结构,800℃时则转变为γ-Mn2O3。经电化学测试表明化学沉积法负载氧化锰可以有效地提高多孔炭电极材料的电能存储容量,当多孔炭负载质量分数1.7%氧化锰,在空气中110℃干燥,制得复合材料的单电极比电容达到340F/g,比单纯的多孔炭电极提高34%。     

间苯二酚-明胶-甲醛共聚体系制备三维网状含氮多孔炭及其电容性能

采用生物高分子明胶为氮源,与间苯二酚和甲醛共聚,由共聚物热解制得三维网状含氮多孔炭,并考察其作为超级电容器电极材料的电化学性能。结果表明,明胶通过共聚反应连接到酚醛树脂骨架中,由于其能降低反应体系的界面能,改变了聚合物的形貌,所得炭材料具有由较小颗粒交联而成的三维网状结构;改变明胶掺入量,多孔炭的氮含量可从1.04%增加至2.03%;由于氮掺杂作用,将其用作超级电容器电极材料,其电容值较单纯酚醛聚合体系得到的炭样品增加一倍,由76 F·g~(-1)增至149 F·g~(-1),且电容值随着氮含量的增加而增加;当氮含量增至2.03%时,受其比表面积限制,其电容值不再增加,经水活化,材料比表面积达1 174 m~2·g~(-1),氮含量为1.51%,其电容值达228 F·g~(-1)。     

超级电容器用生物质基多孔炭的研究进展

在最近的几十年中,超级电容器(SC)已在电化学能量存储设备中获得了更为重要的地位.SC为使用寿命长的能量存储设备提供了可观的功率密度和令人满意的能量密度,适用于多种应用.因此,这些装置的进一步发展依赖于提供合适,低成本,环境友好和丰富的材料作为SC的电极活性材料.在用于SC的电极材料中,活性炭表现出优异的性能.它们具有...     

电化学电容器中炭电极的研究及开发I. 电化学电容器

在介绍电双层电容器的基本原理及所使用的电极材料、电解质溶液、隔板和集电极等关键材料的基础上，进一步阐明了几种具有实用价值的电容器，如带有准电容量的金属氧化物电容器、导电高分子电容在和混合电容器的原理结构、性能及优缺点。最后评述了电化学电容器的独特性能、应用现状、新应用领域的开拓以及目前技术的开发现状和对今后发展的要求。     

木质素基酚醛泡沫炭的制备及性能研究

在碱性条件下,木质素可部分替代苯酚,通过树脂化生成木质素基酚醛树脂,酚醛树脂经物理发泡、高温碳化工艺制得木质素基酚醛泡沫炭。研究结果表明:木质素基酚醛泡沫的热稳定性良好,当纯化木质素添加量为20%(质量分数)时,木质素基酚醛最大炭收率为54. 60%,热稳定性优于其他泡沫;碳化后的4种木质素基酚醛泡沫炭(CF-L-0%、CF-L-10%、CF-L-20%、CF-L-30%)皆由100～600μm的泡孔及孔壁组成,其表观密度在0. 15～0. 23g/cm3之间,压缩强度最高可达3. 35MPa; 4种木质素基酚醛泡沫炭为非石墨化的碳质结构,其微观结构以微孔为主;木质素基酚醛泡沫炭的碳含量随木质素替代量的增加而提高,碳质量分数最高可达72. 34%。     

玉米芯活性炭的制备及其电化学性能研究

以玉米芯为原料,采用KOH活化法制备超级电容器用活性炭。利用低温氮气吸附及恒流充放电、循环伏安、交流阻抗等方法测定活性炭的孔结构及其用作电极材料的电化学性能。研究了脱灰对玉米芯活性炭孔结构及其电化学性能的影响。结果表明,在碱炭比3∶1、活化温度为800℃、活化时间为1h的条件下,可以制备出比表面积为2019m2/g、总孔容为1.084cm3/g、中孔率为15.6%的高比表面积活性炭。玉米芯经脱灰处理可以显著改善其所制活性炭的孔隙发达程度和中孔分布,脱灰玉米芯活性炭的比表面积、总孔容及中孔率分别可达2311 m2/g、1.246cm3/g和26.0%。玉米芯活性炭电极材料在3mol/L KOH的电解液中具有良好的电化学性能,其比电容量可达253F/g。脱灰玉米芯活性炭电极的比电容量更高(可达278F/g),比电容提高9.9%,且内阻更小。     

模板法制备超级电容器用多孔炭的研究进展

多孔炭材料具有优良的电导率、高的比表面积以及优异的电化学稳定性,被广泛用于能量存储和转换领域.模板法被认为是制备具有良好孔结构和孔径分布炭材料最成熟的方法之一.本文归纳总结了模板法,包括硬模板(镁基、硅基、锌基、钙基)、软模板(常规软模板、离子液体、低共熔溶剂)、自模板(生物质、金属有机框架)制备超级电容器用分级多孔炭...     

冷冻干燥辅助一步碳化-活化壳聚糖基多孔碳的制备及电化学性能

本工作采用冷冻干燥辅助一步碳化-活化法制备了壳聚糖基多孔碳(CSPC),利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱分析仪(Raman)、X射线光电子能谱仪(XPS)和氮气吸脱附实验(BET)对不同活化剂比例下材料的结构形貌及化学组成进行表征,探究了其电化学性能。结果表明：CSPC表面粗糙,比表面积高达2 178.9 m2·g^-1,具有显著的分级多孔结构和较高的中孔率,并含氮、氧等杂原子,赋予电极材料较好的导电性、良好的润湿性和高离子扩散率,使其表现出优异的电容特性。当活化剂与壳聚糖质量比为1∶1时,多孔碳(CSPC-1.0)在0.5 A·g^-1的电流密度下,比容量高达386.0 F·g^-1,当电流密度为20 A·g^-1时,其比电容仍然高达319.6 F·g^-1,表现出优异的倍率性能;同时,在5 A·g^-1的电流密度下,电极经过10 000次充放电循环后容量保持率为94.4%,表现出优异的循环稳定性。以CSPC-1.0为电极活性物质组装成...     

基于纤维素纤维的多孔碳材料的制备及应用

采用选择性表面溶解（SSD）法将纤维素纤维表面部分溶解,固化后形成多孔结构,最后在Ar气氛中炭化制得多孔碳（HPC-SSD）材料,HPC-SSD材料具有大的比表面积和三维多孔结构。通过SEM、BET、FTIR、XRD及电化学测试,系统地研究了针对纤维素纤维的两种活化预处理方法对HPC-SSD材料的形貌、化学组成、比表面积及电化学性能的影响。通过与纤维素纤维直接炭化所得的多孔碳（HPC）材料的相关性能进行比较发现,HPC-SSD材料的成孔过程更加稳定,有利于大量微孔的形成。采用去离子水→丙酮→二甲基乙酰胺对纤维素纤维进行活化预处理,制得的HPC-SSD材料比电容为226 F·g-1（两电极体系）,是HPC材料的4.5倍,比未经过活化预处理的HPC-SSD材料提高了40%。      

泡沫炭的制备和性能

泡沫炭是一种开孔相连的轻质炭材料,其最大的特点是多样性和可设计性,具有成为新一代功能材料、结构材料的潜力.以美国橡树岭实验室所制备的泡沫炭为主线,综述了制备泡沫炭的主要方法及其性能,并展望了泡沫炭的应用.     

电化学电容器复合电极材料铜氧化物/多孔炭的制备及电化学性

通过化学沉积法制备了金属铜氧化物/多孔炭复合电极材料,考察了热处理温度及金属铜氧化物负载量对其理化性能的影响.测试结果表明,热处理过程能有效改变铜氧化物的形态,而铜氧化物的形态影响着复合电极材料的电化学行为.当多孔炭电极负载20wt%铜氧化物时,其循环伏安曲线出现较强的峰值电流,但其电化学性能不稳定,这种情况随着负载量的减少而有所改善.当负载3wt%金属铜氧化物时,其单电极比电容达到325F/g,高于空白多孔炭的比电容（256F/g）.     

煤基富氧多孔炭纳米片的制备及其超级电容器性能

多孔炭电极的表面改性与优化是实现超级电容器优异性能的关键。本文以煤化学工业的固体副产物为碳源,利用二维层状双氢氧化物(MgAl-LDH)的刚性约束作用耦合KOH活化工艺成功制备了二维富氧多孔炭纳米材料(OPCN)。系统研究了炭化温度对OPCN样品微观结构和表面特性的影响,通过SEM、TEM、氮气吸脱附测试以及元素分析等表征手段对炭材料的结构/组成和表面特性进行分析表明,经700°C炭化获得的炭材料样品(OPCN-700)具有较高的氧质量分数(24.4%)和大的比表面积(2 388 m² g^-1),并表现出良好的润湿性。同时,OPCN-700样品丰富的微孔和二维纳米片结构为电解质离子提供了有效的储存和传输途径。作为超级电容器的电极材料,在电流密度为0.5 A g-1时,其比电容高达382 F g^-1,并呈现出优异的倍率性能和循环稳定性。该技术策略为富氧原子掺杂二维多孔炭材料的可控制备与水系储能器件的设计构建提供了新思路。     

炭泡沫的制备、性能及应用

炭泡沫是具有广阔应用前景的新型炭材料,自出现起就成为炭材料研究中的热点.以中间相沥青基炭泡沫为重点,介绍了炭泡沫的发展历史和研究进展,总结了现有炭泡沫制备技术,包括发泡剂发泡法、模板法、中间相沥青自发泡法和限空间法等,概述了炭泡沫的性能和应用前景,并展望了其发展方向.