超级电容器用三维石墨烯的制备和性能研究

通过使用水合肼还原对苯二胺盐酸盐改性过的氧化石墨烯,得到了三维石墨烯。以得到的三维石墨烯作为电极材料,采用循环伏安法、恒电流充放电和交流阻抗对其电化学性能进行研究。结果显示:在电压区间为-0.2~0.8 V,电流密度为2 A·g-1的条件下其比电容为212 F·g-1,当电流密度增加到200 A·g-1时,其比电容仍然保持在156 F·g-1,在20 A·g-1的电流密度下循环1000次之后其容量保持率在98%,较高的比电容、优异的大电流放电性能和较好的循环稳定性表明获得的三维石墨烯是一种优异的超级电容器电极材料。     

沉积电流对水热电沉积法制备硫/钴/镍/氧/复合物超级电容电极材料的影响研究

采用水热电沉积法,以碳纤维纸为正极、泡沫镍为负极,制备硫/钴/镍/氧超级电容器复合电极材料,研究了120℃下获得的薄膜在不同电流密度下(6m A·cm-2至10m A·cm-2)的形貌、组成、结构和超级电容性能的影响规律。结果表明,随沉积电流密度增大,所获得纳米片交错三维多孔结构形貌越致密,并且发生团聚形成球形颗粒倾向增大。当沉积电流密度为8 mA·cm-2的电极材料在1 A·g-1工作时,循环稳定性是这三种电极材料中最优异的,其质量比电容为127.8 mAh·g-1。循环2800次后,比电容为初始比电容的80%。     

镍钴硒化物纳米片在超级电容器中的应用

超级电容器作为一种新型的储能器件,在电化学储能领域广泛发展。过渡金属硒化物因其在能量储存和转换方面的潜在特性而受到关注。通过改变镍和钴的原子比系统地研究了镍钴金属硒化物的电化学性能。研究发现,这种镍钴硒化物阴极材料相比于单一的金属硒化物表现出更长的循环寿命、更高的比容量。其中,最佳Ni/Co配比8∶1的镍钴硒化物Ni Co Se-8阴极材料在0.5 A·g-1电流密度下表现出优异的氧化还原性能,比电容为616.5 F·g-1;该电极材料稳定性良好,经过了4 000次循环后,保持70%的电容量,库伦效率为99.98%。实验结果表明镍钴硒化物是一种很有前景的电极材料,在储能领域具有进一步的研究价值和实际应用潜力。     

石墨烯/δ-MnO_2复合材料的制备及其超级电容器性能

采用螯合法制备了RGO/δ-MnO_2复合材料,并用X射线粉末衍射(XRD)、低压氮气吸附脱附(BET)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、能谱(EDS)、热重(TGA)对其结构和物相进行表征。采用循环伏安测试(CV)、恒电流充放电(GCD)以及循环测试对所制材料电化学储能进行测试。结果表明RGO/δ-MnO_2复合材料比纯石墨烯和纯δ-MnO_2具有更优异的电化学性能。当电流密度为1 A·g-1时,RGO/δ-MnO_2复合材料的比电容可达322.6 F·g-1,比纯δ-MnO_2电极材料高234.2 F·g-1,比纯石墨烯高212.1F·g-1。当电流密度放大10倍后,RGO/δ-MnO_2复合材料的比电容保留率为79.1%。在1000次恒流充放电测试后,比电容为252 F·g-1(99.6%),说明该方法制备的RGO/δ-MnO_2复合材料是一种有应用前景的超级电容器电极材料。     

柔性聚苯胺/氮化钛纳米线电极材料的制备与储能性能

利用高导电性的氮化钛纳米线作为聚苯胺的生长基质,有效减少电极材料的电荷传输电阻,提升聚苯胺的超级电容储能性能。以碳纤维作为柔性基底,采用晶种辅助水热结合电化学聚合法制备了柔性聚苯胺/氮化钛纳米线电极材料(PANI/Ti N),电极材料呈现高度有序的同轴核壳纳米线结构,且纳米线之间彼此分离,有利于电解液离子的传输,提升储能性能。电流密度为1 A/g时,比电容为403 F/g;电流密度从0.5 A/g增加到10.0 A/g时,比电容保持率为初始容量的53.4%,电流密度为5 A/g时,循环充放电1 000次后PANI/Ti N的电容保持率为79.1%,与PANI相比均有较大提升,表明PANI/Ti N具有较好的电化学储能性质。以PANI/Ti N电极材料为电极构建柔性全固态对称型超级电容器(PANI/Ti N//PANI/Ti N)考察其应用性。PANI/Ti N//PANI/Ti N柔性超级电容器在电流密度为1 A/g时,比电容可达100.2 F/g,且在不同角度弯曲后比电容无明显衰减。当功率密度为500 W/kg时,能量密度可达50.1 W·h/kg,且1个单元的该超级电容器可驱动红色...     

石墨烯/TiO_2复合材料的制备及其在超级电容器中的应用

采用水热合成法,制备了不同比例的RGO/TiO_2复合材料,并采用X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对其结构和物相进行表征。将所制备的材料组装到简易的三电极体系中,采用循环伏安(CV)、恒电流充放电(GCD)以及电化学阻抗谱(EIS)测试对所制材料的电化学储能进行测试。研究结果表明RGO/TiO_2复合材料比纯的石墨烯具有更优异的电化学性能。当电流密度为1A·g-1,4mol·L-1KOH条件下,RGO∶TiO_2=10∶1时比电容可达177·F·g-1,该结果表明水热法制备的复合材料在超级电容器材料中具有广泛的应用前景。     

α-MnO_2纳米针的电容性能

通过简单的水热法合成了α-MnO2纳米针,将其用作超级电容器电极材料,通过循环伏安和恒电流充放电测试手段对α-MnO2纳米针电极进行分析。结果表明,以1mol·L-1 Na2SO4为电解液,电极在-0.6~0.6V的电压范围内具有良好的法拉第电容特性;在电流密度为0.01A·g-1时,电极的比电容最高达56.7F·g-1,且500次循环后,比电容保持率为82%,表明其具有良好的循环性能。     

脉冲电沉积一步合成石墨烯/PANI复合材料及其超电容性能

采用脉冲电沉积一步合成得到石墨烯/聚苯胺(PANI)复合材料,通过SEM和XRD对材料的形貌和结构进行了表征,复合材料中聚苯胺为翠绿亚胺态,呈纤维状形貌。将所得石墨烯/PANI复合材料用作超级电容器电极进行电化学性能测试,比纯聚苯胺表现出更优异的超电容性能。电流密度为0.5A·g~(-1)时,石墨烯/PANI的比容量可达703F·g~(-1),且具有良好的倍率性能。     

脉冲电沉积法制备聚苯胺超级电容器电极材料

采用脉冲电沉积法制备得到纤维状聚苯胺,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及红外光谱(FT-IR)等手段对其结构、形貌等进行了表征。将所得聚苯胺用作超级电容器电极材料,采用恒流充放电、循环伏安(CV)和电化学阻抗(EIS)等技术测试其电化学性能,1.0A·g-1下的放电比容量为336.3F·g-1。     

基于生物质制备多孔碳的电化学储能研究

近年来,大量化石燃料的使用改变了全球气候,加剧了温室效应并且产生了严重的热污染.能源枯竭和环境污染问题迫在眉睫,为实现生态环境的可持续发展,人们研究和开发了各种新型的储能材料和器件.超级电容器是最近几年发展迅速的一种新型储能装置,典型特点是储能和快速充放电.因为生物质绿色无污染、资源丰富和可再生,另外,生物质氮自掺杂炭材料因为孔隙发达、孔隙可调、耐酸碱、比表面积大,故可作为制备电极材料碳源的最优选择.本文分别以石榴籽和化妆棉两种生物质作为碳源,利用高温热解法来制备生物质氮自掺杂炭材料电极,并测其电化学性能.经过电化学测试得出,在1 A/g的电流密度下,石榴籽与KOH的质量比为3:1时比电容最大,约为295 F·g-1,同样电流密度下,化妆棉与KOH质量比为3:1时比电容最大,约为225 F·g-1.     

高性能超级电容器用药渣基氮掺杂分级多孔炭的制备

利用合成盐酸林可霉素原料药及衍生物所产生的药渣为原料,通过一步炭化和活化法制备药渣基氮掺杂分级多孔炭(DNHPC)。利用扫描电子显微镜、X射线光电子能谱、X射线衍射、氮气吸脱附对DNHPC的形貌、物质结构、成分、比表面积及孔径分布进行表征,并在三电极体系中以6 mol·L-1的KOH水溶液为电解液对DNHPC的电化学性能测试。结果表明DNHPC具有较高的比较面积(1269 m2·g-1)和氮掺杂量(5.3%),并表现出优异的倍率性能和循环稳定性。当电流密度为0. 25 A·g-1时,其质量比电容高达263 F·g-1,当电流密度高达20 A·g-1时,其质量比电容能够达到180 F·g-1,质量比电容保持率高达68.4%,而且经过3000次充放电循环(10 A·g-1)的电容保持率高达93%。     

多孔碳负载五氧化二铌及其在超级电容器中的应用

以间苯二酚、甲醛和草酸铌为原料,通过原位聚合和高温煅烧,制备出多孔碳负载的五氧化二铌(Nb2O5)材料。X射线粉末衍射和扫描电镜分析表明,负载在多孔碳表面上的五氧化二铌具有三维纳米凸起结构,属于正交晶型。循环伏安测试表明该复合材料的比电容达到290 F·g-1,并具有良好的大电流放电能力,5 A·g-1的放电电流下,容量可以达到108 F·g-1。0.5 A·g-1的首次放电容量为355 F·g-1(1.0~3.0 V vs.Li+/Li),100次循环后容量保持率为82%。通过对交流阻抗图谱和等效电路的模拟分析,对其电化学赝电容特性进行了讨论。该复合材料降低了电解液中离子在充放电过程中的迁移路径和扩散阻力,实现Nb2O5活性材料的多维度接触,提高了Nb2O5的导电性,改善了其超级电容特性。     

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。     

草酸钴镍纳米花的合成及其电极材料类型的判断

判断电极材料的类型是研究能源存储和转换的基础。通过简单易控的室温沉积法制备花状草酸钴镍纳米材料，利用SEM、XRD对其微观形貌和结构进行探究，并在碱性电解液中进行电化学测试，判断电极材料的类型。结果表明，草酸钴镍电极材料符合电池型的特征。而作为对比的活性炭电极具有电容型电极的特征。在1 A·g^-1电流密度下，草酸钴镍电极的比容量为90.1 mAh·g^-1。当电流密度升高至10 A·g^-1时，比容量仍然能够保持77.2%;在1 A·g^-1时，活性炭电极的比电容是84.8 F·g^-1,当电流密度增至10倍时，比电容衰减至68.8 F·g^-1(比电容保持率81.1%)。     

纳米多孔NiO类空心微球负极材料的制备与储锂性能

以NiCl_2·6H_2O、尿素、葡萄糖为原料采用水热法制备了NiO前体,将前体在空气中烧结最终得到NiO电极活性材料。该NiO样品具有镂空结构的类空心球形貌,且由50~100 nm初级纳米颗粒构成。对该NiO样品作为锂离子电池负极材料的储锂性能进行了研究,结果发现赝电容效应对该材料储锂容量和倍率性能有重要贡献。因独特的空心纳米结构和赝电容效应,该材料表现出出色的电化学循环稳定性和优异的大倍率充放电性能。在500m A·g~(-1)电流密度下,100圈充放电循环后放电比容量为650 m A·h·g~(-1),容量保持率达86.6%;在10 A·g~(-1)的超高倍率下,其稳定放电比容量仍高达432 m A·h·g~(-1)。     

一种生物炭基柔性固态超级电容器的制备及性能研究

利用固体农业废弃物玉米秸秆作为原料,经高温煅烧,KOH刻蚀获得具有较大比表面积的多孔生物炭材料,并采用粉末X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱(Raman)以及比表面积和孔径分析仪(BET)等表征手段,研究其物理、化学结构和微观形貌。结果表明,所制备的生物炭材料具有发达的“微孔-中孔-大孔”三维贯通多级孔道结构,比表面积高达1228 m2·g^-1。将其作为电极材料,与H₂SO₄/PVA凝胶电解质可组装成为具有柔性的全固态超级电容器。利用循环伏安测试(CV)、恒电流充放电(GCD)以及交流阻抗测试(EIS)对柔性超级电容器电化学性能进行了测试。在电流密度为1.0 A·g^-1的条件下,其比容量可达125 F·g^-1。该器件具有良好的机械柔性和电化学稳定性,将其从0°弯曲至180°的过程中,比电容保持率约为93.5%;以不同弯曲角度将其连续弯折100次后,仍能保持较高的比电容。此外,在弯折角度180°、充放电电流密度为5.0 A·g^-1 的条件下经过500次循环充放电后,比电容值保持率约为95.6%,库仑效率约为94.9%。说明所制备的柔性超级电容器具有优异的充放电性能和长效循环稳定性。作为一种柔性、质轻、便携的储能装置,在可穿戴电子器件领域内具有潜在应用价值。同时该方法也为固体农业废弃物玉米秸秆的高附加值转化利用和新型绿色能源器件创新研制提供了新的技术途径。     

一种生物炭基柔性固态超级电容器的制备及性能研究

利用固体农业废弃物玉米秸秆作为原料,经高温煅烧,KOH刻蚀获得具有较大比表面积的多孔生物炭材料,并采用粉末X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱(Raman)以及比表面积和孔径分析仪(BET)等表征手段,研究其物理、化学结构和微观形貌。结果表明,所制备的生物炭材料具有发达的"微孔-中孔-大孔"三维贯通多级孔道结构,比表面积高达1228 m~2·g~(-1)。将其作为电极材料,与H_2SO_4/PVA凝胶电解质可组装成为具有柔性的全固态超级电容器。利用循环伏安测试(CV)、恒电流充放电(GCD)以及交流阻抗测试(EIS)对柔性超级电容器电化学性能进行了测试。在电流密度为1.0 A·g~(-1)的条件下,其比容量可达125 F·g~(-1)。该器件具有良好的机械柔性和电化学稳定性,将其从0°弯曲至180°的过程中,比电容保持率约为93.5%;以不同弯曲角度将其连续弯折100次后,仍能保持较高的比电容。此外,在弯折角度180°、充放电电流密度为5.0 A·g~(-1)的条件下经过500次循环充放电后,比电容值保持率约为95.6%,库仑效率约为94.9%。说明所制备的柔性超级电容器具有优异的充放电性能和长效循环稳定性。作为一种柔性、质轻、便携的储能装置,在可穿戴电子器件领域内具有潜在应用价值。同时该方法也为固体农业废弃物玉米秸秆的高附加值转化利用和新型绿色能源器件创新研制提供了新的技术途径。     

乙酸锌活化制备柚子皮衍生活性碳及其电化学和吸附性能研究

生物质衍生的活性碳在能量存储和环境保护中具有重要的应用潜力.以柚子皮为前驱体,乙酸锌为活化剂,通过一步法制备柚子皮衍生的活性碳.通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和拉曼光谱(Raman)对其进行表征.结果表明,制备的活性碳具有大量的纳米尺寸孔以及高的石墨化程度.将该活性碳材料制备成超级电容器的电极,在电流密度为1 A·g-1时,其比电容可以达到210.5 F·g-1,在5 A·g-1电流密度下充放电循环5000圈,其容量保持率为88.5％.在去除水中亚甲基蓝的研究中,Langmuir等温吸附模型和准一级动力学模型能更好地描述吸附动力学和吸附平衡过程,Langmuir单层最大吸附量能达到125.0 mg·g-1.     

NiCo2O4/炭黑@纳米炭纤维自支撑复合电极制备与电容性能研究北大核心

针对炭材料和金属氧化物单独作为电极材料存在的不足,以纳米炭纤维作为基底,通过水热法在纳米炭纤维上同时负载炭黑(CB)和钴酸镍(NiCo2O4)纳米线,进一步热处理制备了NiCo2O4/炭黑@纳米炭纤维自支撑复合电极。在复合电极材料中,纳米炭纤维网络提供了三维电子传导通道,钴酸镍提供了较高的比电容,炭黑显著地提高了NiCo2O4的导电性。通过调整沉积时间有效调节了活性物质的负载量,所得电极显示出优异的导电性(35.3 S·m^-1),在1 A·g^-1的电流密度下比电容达到846 F·g^-1,且具有优良的循环稳定性。优异的电容性能使NiCo2O4/炭黑@纳米炭纤维复合电极有望成为下一代超级电容器的电极材料。     

NiCo_2O_4/炭黑@纳米炭纤维自支撑复合电极制备与电容性能研究

针对炭材料和金属氧化物单独作为电极材料存在的不足,以纳米炭纤维作为基底,通过水热法在纳米炭纤维上同时负载炭黑(CB)和钴酸镍(NiCo_2O_4)纳米线,进一步热处理制备了NiCo_2O_4/炭黑@纳米炭纤维自支撑复合电极。在复合电极材料中,纳米炭纤维网络提供了三维电子传导通道,钴酸镍提供了较高的比电容,炭黑显著地提高了NiCo_2O_4的导电性。通过调整沉积时间有效调节了活性物质的负载量,所得电极显示出优异的导电性(35.3 S·m~(-1)),在1 A·g~(-1)的电流密度下比电容达到846 F·g~(-1),且具有优良的循环稳定性。优异的电容性能使NiCo_2O_4/炭黑@纳米炭纤维复合电极有望成为下一代超级电容器的电极材料。