熔盐水合物处理对生物质基多孔碳材料电化学性能的影响

本研究以速生杨木边材木片为原料进行自水解预处理,将无机熔盐水合物和自水解预处理后的杨木片（APW）加入盐酸溶液中浸渍,经冷冻干燥、碳化、酸洗、水洗及干燥后得到木质生物质基多孔碳材料。探究了APW的不同无机熔盐水合物活化处理对多孔碳材料物理结构性能的影响,测试了将其作为超级电容器电极材料的电化学性能。结果表明,在盐酸溶液中,无机熔盐水合物ZnCl₂和 ZnCO₃活化处理均有利于提高木质生物质基多孔碳材料的电化学性能,且前者比后者的作用效果更强,ZnCl₂活化处理制备的木质生物质基多孔碳材料无序结构更多;当用作超级电容器中的电极材料时,活化剂总质量一定,以ZnCl₂和ZnCO₃组合制备的多孔碳材料的电化学性能更具有优势,在0.2 A/g电流密度下,所制备的电极材料质量比容量可达到143.20 F/g;在2.0 A/g电流密度下,其循环5000次的电容保持率为99.90%;另外,在10 mV/s的扫描速率下,其循环伏安曲线保持了良好闭合的近似矩形形状。     

酸掺杂聚苯胺电极材料的制备及其电化学性能研究

本研究以苯胺为单体,过硫酸铵为氧化剂,植酸为掺杂酸,与木质素磺酸盐进行化学聚合,通过原位化学氧化法合成了电子传导能力良好和电容性能优异的木质素磺酸盐/聚苯胺（LS/PANI）电极材料,采用场发射扫描电子显微镜（FESEM）、傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）和比表面积及孔径分析仪（BET）对LS/PANI电极材料进行分析表征;运用循环伏安、充放电、电化学阻抗等测试LS/PANI电极材料电化学性能。结果表明,LS/PANI电极材料具有良好的电容性能和较好的循环稳定性;在充放电0.5 A/g的电流密度下比电容可以达到509.3 F/g,在充放电电流密度为10 A/g时,循环5 000次后仍能保留63.23%的电容。     

用于超级电容器的木质纤维素基碳材料的制备及其性能研究

本研究以KOH为活化剂,采用先预碳化再活化和先活化再碳化的2种不同工艺处理方法,制备了不同结构的木质纤维素基碳材料。前一种方法合成的多孔碳材料缺陷丰富、比表面积高达1737 m²/g。受益于其特殊的构效关系,该多孔碳材料作为超级电容器的电极表现出了优异的电化学性能,在0.5 A/g的电流密度下,其比容量达到194 F/g。     

钴基分级多孔复合碳材料的制备及其电化学性能

为制备具有高比表面积和分级多孔结构的碳材料来提高其用于电极的电荷存储能力,采用静电纺丝技术将钴金属有机骨架材料(ZIF-67)与聚丙烯腈(PAN)/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)混合制备复合纳米纤维膜,然后对其进行高温炭化处理得到钴基分级多孔复合碳材料,表征了其结构和电化学性能,探究了ZIF-67负载量对复合碳材料结构和...     

生物质基多孔碳材料作为超级电容器电极的研究进展

生物质基多孔碳材料因原料来源广泛、价格低廉、环境友好等特点受到人们广泛关注,将其应用于超级电容器等储能器件可有效促进其在多领域实现高值化应用。本文通过深入分析近年来生物质基多孔碳超级电容器制备及应用的最新技术,从生物质原料种类、生物质基多孔碳材料的优化（活化和掺杂）及生物质基碳电极在不同超级电容器电极材料的应用等方面,归纳总结了生物质基多孔碳材料作为超级电容器电极未来面临的挑战。     

蒸汽爆破预处理杨木基多孔炭吸附性能的研究

采用蒸汽爆破技术对杨木进行预处理,以蒸汽爆破前后的杨木为原料制备多孔炭,探究蒸汽爆破对杨木基多孔炭成孔性能的影响。采用N₂吸附-脱附曲线、扫描电子显微镜和傅里叶变换红外光谱仪对制得的多孔炭进行表征。结果表明,以蒸汽爆破后的杨木为原料、添加尿素制备的多孔炭PC_SE-N的比表面积最高,为3002 m²/g,明显高于杨木原料(无蒸汽爆破)多孔炭PC_NP-N (2698 m²/g),且PC_SE-N具有高介孔比表面积(1976 m²/g)。以亚甲基蓝为吸附质,对制得的多孔炭的吸附性能进行评估,发现PC_SE-N对亚甲基蓝的吸附量可达1726 mg/g,吸附过程符合准二级动力学方程和Langmuir模型。     

多孔与连通结构碳纳米纤维电极的设计及其电化学性能

为开发设计具有高电化学性能的碳纳米纤维电极,采用静电纺丝技术、戊二醛交联和高温炭化制备聚丙烯腈/高直链淀粉(PAN/HAS)基碳纳米纤维,并对其形貌、元素组成、石墨化晶体结构和比表面积进行了研究。结果表明：经过戊二醛交联后的碳纳米纤维呈现连通结构,并具有优异的石墨晶体和多级孔结构、较大的比表面积(647 m²/g)和较高的总孔体积(0.60 cm³/g);将其制备成电极,在三电极体系下,当电流密度为1 A/g时比电容为255 F/g,当电流密度为20 A/g时比电容保持率高达71%;经过10 000次充放电循环后,电极比电容的保持率高达99.8%,显示出优异的循环耐久性。     

黄豆渣基多孔碳在超级电容器中的应用研究进展

我国是农业大国,黄豆产量高,对于黄豆制品的需求量也高,每年产生大量的黄豆渣废弃物,不仅浪费资源而且对环境也产生不良影响。现拟阐述黄豆渣多孔碳作为超级电容器电极材料的应用研究进展情况,为进一步的实际应用提供理论依据。将黄豆渣废弃物综合利用制备成具有高性能的电极材料,并应用于超级电容器中,真正实现生物质废弃物的绿色再利用,具有重大研究意义。     

木质素调控制备果糖基碳微球及其电化学性能研究

本研究使用果糖作为碳源,木质素磺酸盐协同三嵌段共聚物P123作为模板剂,经过水热碳化法和高温碳化法制备果糖基碳微球材料。探究了木质素磺酸盐对果糖在水热条件下的组装过程及调控机制,并分析果糖基碳微球材料在电化学领域的应用。结果表明,木质素磺酸盐的加入是微球表面形成波纹状突起的决定因素。经高温碳化处理过后得到中空多孔的Yolk-Shell果糖基碳微球材料具有良好的电化学性能,其比表面积为535. 04 m~2/g,孔容为0. 26 cm~3/g;在电流密度为0. 1 A/g时,其比电容为96 F/g,能量密度为3. 16 Wh/kg,功率密度为28. 06 W/kg。     

碳纳米纤维负极材料制备及其电化学性能

为了获得性能优异的碳纳米纤维负极材料并对材料的碳化工艺进行探讨,利用静电纺丝技术和高温碳化制备一维碳纳米纤维负极材料。对获得的碳纳米纤维的形貌、化学成分结构及电化学性能进行测试分析,得到优化的预氧化和碳化条件。结果表明:在预氧化条件为250℃、120 min,碳化条件为800℃、120 min条件下制得的碳纳米纤维具有较好的形貌特征及化学性能,平均直径为190 nm,此时碳结构更加有序,碳含量达到73.7%。通过组装锂离子电池测试电池充放电性能,得到在100 mA/g的电流密度下,放电比容量达到568.4 mAh/g,经过100圈循环后容量保持率达77.3%。     

超级电容器隔膜制备及其孔隙率对电化学性能的影响

根据隔膜性能要求,采用低浓轻刀打浆和高浓磨浆两种方式制备微纤化纤维,对制备的隔膜进行了物理性能检验,并针对不同孔隙率隔膜制备的超级电容器进行了电化学性能分析。结果表明,与低浓轻刀打浆方式相比,高浓磨浆可以有效地保留纤维长度,提高纤维长径比,在打浆度为85°SR时,隔膜抗张强度达到0.55kN/m,孔隙率为67%,葛尔莱透气度为41.7μm/(Pa·s)。随着隔膜孔隙率的提高,超级电容器的比电容在0.5 A/g电流密度下逐渐增大;孔隙率为68%的隔膜制备的超级电容器循环伏安特性曲线呈明显的矩形,表现出良好的电容性能。     

碱木质素基多孔炭材料的制备及其在超级电容器中的应用

以碱木质素为原料,按照其与NaOH质量比(简称碳碱比) 1∶1、1∶3、1∶5进行混合,利用实验室小型管式炉热裂解制备碱木质素基多孔炭材料,对多孔炭材料进行了场发射扫描电子显微镜、粒径、有机元素和傅里叶变换红外光谱分析;并采用自制碱木质素基多孔炭材料制备超级电容器,通过循环伏安测试和恒流充放电测试分析其电化学性能。结果表明,碱木质素基多孔炭材料形貌都呈球状或半球状,有大量孔结构,表面粗糙有起伏,碳碱比从1∶1变化到1∶5,平均粒径分布逐渐减小。碳碱比为1∶1时,碱木质素基多孔炭材料制备的超级电容器电化学性能最优,随着电流密度从0. 1 A/g增加到1 A/g,其比电容从71 F/g下降到62 F/g,下降13%左右;在1 A/g的超大电流密度下充放电循环500次,比电容依然维持在62 F/g,循环性能良好。     

蔗渣基活性炭孔结构的调控及其对超级电容器电化学性能的影响研究

采用KOH、ZnCl2、H3PO43种活化剂活化蔗渣,制得了微孔型活性炭KAC、微介孔型活性炭ZAC和兼具微介大孔型活性炭PAC,并对这3种活性炭进行理化性能分析.结果表明,3种活化剂处理可实现蔗渣基活性炭孔结构的调控;3种活性炭主要含有C、H、N和O元素,其中C和O元素含量最多,且均含有不同量的C=C、C—C和C=O...     

木质结构自支撑碳材料在新型电化学储能器件中的研究进展

本文梳理了木质结构自支撑碳材料的制备和孔道结构改性方法,并分别介绍了其在超级电容器、锂氧电池、锂硫电池等各种不同电化学储能器件中的应用,同时还介绍了不同电化学储能器件对木质结构自支撑碳电极结构、性能等的要求,并对其在不同储能材料中的改性研究方向进行展望.     

糠醛渣基磁性多孔炭的制备及其吸附性能研究

以糠醛渣为原料,通过氯化镍浸渍和氯化锌活化制备了糠醛渣衍生的磁性多孔炭。结果表明,制备的多孔炭不仅具有磁性,还含有丰富的官能团和多孔结构;当浸渍后原料与氯化锌的质量比为1∶2时,比表面积达1051 m²/g,45 ℃下对亚甲基蓝的吸附量可达732.5 mg/g,且吸附过程符合准二级动力学方程和Langmuir等温吸附模型。