太西无烟煤/聚苯胺复合电极材料的制备与性能研究

将苯胺单体引入太西无烟煤的微纳米孔隙及芳香层片中,原位聚合制备出太西无烟煤/聚苯胺复合材料,其电导率稳定在101 S·m-1数量级.分别用SEM和FTIR对其微观形态和化学结构进行了表征,用电阻仪和电化学工作站对其电化学性能进行了表征,结果发现:无烟煤/聚苯胺复合材料表面附着大量微纳米级聚苯胺小颗粒.无烟煤与聚苯胺间发生了较强的化学键合和氢键结合.当无烟煤与苯胺质量比为1/2时,得到的复合材料电导率最高,为72.5 S·m-1,单极比电容为130.72 F/g,且兼有法拉第准电容和双电层电容特征.     

原位聚合法制备兰炭/聚苯胺复合材料及其电容性能

以兰炭为基体,通过引发苯胺在其孔隙和表面进行原位聚合,制得BET平均孔径为11.1nm、电导率为58.0S·m-1、比电容为143.6F/g、能量密度为16.2Wh/kg、兼具双电层电容和赝电容特征的兰炭/聚苯胺复合材料。SEM、比表面与孔结构、FTIR、电导率和电容性能测试表明,聚苯胺对兰炭进行了大孔填隙和表面包覆,聚苯胺对兰炭的大孔填隙使其转变成多个介孔,且填隙聚苯胺呈现的伸展链构象,共同改善了材料的电子传输和电容特性。另外,聚苯胺大分子与兰炭中的芳核分子发生了化学键合,形成了更大共轭体系。且聚苯胺分子链中的N与兰炭表面的醇羟基,聚苯胺分子链上的仲胺盐中的H与兰炭表面的芳基烷基醚形成的氢键进一步加强了两者的界面作用。提出了兰炭/聚苯胺复合材料的界面作用模型。     

无烟煤/聚苯胺复合材料的制备与其电容特性的研究

将苯胺单体引入无烟煤的微纳米孔隙及芳香层片中,原位聚合制备出含微纳米结构特征的无烟煤/聚苯胺复合材料,其电导率稳定在101S·m-1数量级。并分别用SEM、FTIR电阻仪和电化学工作站对其结构和性能进行了表征,结果发现:无烟煤与聚苯胺间发生了较强的化学键合和氢键结合。当无烟煤/苯胺质量配比为1/2时,得到的复合材料电导率最高,为72.5S·m-1,制作的电极比电容为84.5F/g,且兼有赝电容和双电层电容特征。     

多孔聚苯胺/乙炔炭黑复合物的制备及其超级电容特性

采用乙炔炭黑吸附原位聚合方法制备了聚苯胺/炭黑复合材料.利用红外光谱仪、扫描电镜(SEM)及电化学工作站对其结构、形貌及电容特性进行了表征.研究结果表明,聚苯胺/炭黑(PAn/CB)和聚苯胺/氧化炭黑(PAn/CBO)复合物均呈现多孔结构.由于PAn/CBO复合物为纤维状形貌,显示出了更好的超级电容特性,在5mA/cm2放电电流下其放电比电容高达424 F/g.     

聚苯胺/碳纳米管复合材料的制备及其电容性能研究

通过在多壁碳纳米管(MWCNTs)表面原位电化学聚合聚苯胺(PANI)制备聚苯胺/碳纳米管(PANI/MWCNTs)结构复合材料。用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)对制备的聚合物形貌进行了表征。结果表明,制备的PANI/MWCNTs复合材料具有纤维状结构。采用循环伏安法(CV)和计时电流法(CP)表征该复合材料的电化学性能。通过调控了碳纳米管的管径和聚苯胺的厚度,研究其对复合材料比电容的影响规律。实验结果表明,在恒电流充放电的电流密度为0.5 mA/cm²条件下,碳纳米管的管径为50 nm,聚苯胺循环沉积CV圈数为5圈时复合材料的比电容最大,达到147.6 F/g。以上研究为制备出新型结构的聚苯胺/碳纳米管超电容材料提供了科学指导和理论依据。     

氧化锰/介孔碳/聚苯胺三元复合材料的构建及其超电容性能

通过自聚合反应及高温热处理手段,再采用化学氧化聚合法在复合物的表面自组装生长聚苯胺(PANI)纳米须,成功构筑了MnO/介孔碳(MC)/PANI三元纳米复合材料。材料的结构及其电化学性能测试结果表明:该复合材料的比电容在1.0A/g的电流密度下达到498.6F/g,显著高于MnO/MC二元复合材料的比电容(212F/g);当电流密度增加至10A/g时,比电容仍能保持352F/g。经过1000次的充放电循环,复合电极的比容量保持率为71.6%。     

Nafion掺杂聚苯胺纳米阵列的构筑及电容性能

聚苯胺(PANI)是一种比电容很高的电容材料,但由于其容易团聚导致实际利用率不高。目前提高PANI利用率的方法主要有制备大分子掺杂PANI或构筑PANI纳米阵列结构等。文中采用化学聚合法构筑了Nafion掺杂聚苯胺纳米阵列电容材料,在苯胺浓度为10 mmol/L时所制备的复合材料PANI/Nafion-10性能最佳。PANI/Nafion-10在2 A/g的电流密度时表现出1024 F/g的比电容,纯PANI(PANI-10)比电容仅为714 F/g。     

聚十二烷基苯磺酸对聚苯胺电化学性能的影响

考察了多扫循环伏安法制备出的聚十二烷基苯磺酸/聚苯胺(PDBSA/PANI)复合材料的电化学性能。结果表明，与自吸附十二烷基苯磺酸/聚苯胺(DBSA/PANI)、纯PANI相比，PDBSA/PANI复合材料的荷电量最大，电化学阻抗最小，说明PDBSA更能显著地增强PANI的导电性；PDBSA/PANI复合材料的比电容为407.692F/g,比DBSA/PANI复合材料(339.307F/g)和纯PANI(235.088F/g)均高，表明PDBSA可以较大程度地改善PANI的电荷贮存性；pH和扫速试验显示PDBSA没有改变PANI的单电子单质子的氧化还原反应，说明PDBSA没有参与到聚苯胺的氧化还原反应中。     

聚苯胺/碳纤维复合电极的控制制备与性能

采用电化学原位聚合可控地合成了聚苯胺(PANI)/活性碳纤维毡(ACC)复合材料电极,用FTIR、SEM和电化学方法对复合材料电极的结构、形貌和电化学性能进行了表征,结果表明,ACC上的酸性(含氧)官能团与碱性苯胺通过静电和氢键相互作用,对聚苯胺的成核起到诱导作用;通过调控电解质浓度、电流密度和施加电流方式可有效制备出不同形貌、不同电化学性能的PANI/ACC有序结构复合材料;该复合材料呈现出ACC双电层电容和PANI法拉第赝电容的协同效应,在充放电电流为1A/g时,复合材料比电容达362F/g,为同等条件下ACC的2.5倍,该复合材料不仅电化学活性优异、成本低、具有快速地充放电性能,且该制备工艺过程简单,易于大规模工业化生产。     

以氧化石墨为基质制备石墨烯/聚苯胺复合材料及其电化学性能

利用以苯胺与过硫酸铵制备的聚苯胺和改进的Hummers法制备的氧化石墨烯(GO)为原料,将聚苯胺分散于GO浊液中,再对GO进行还原,制备超级电容器电极材料石墨烯(RGO)/聚苯胺(PANI)复合材料(GRP),利用X射线衍射(XRD)对其结构进行了表征,并对复合材料电化学性能进行了测试。结果表明,复合材料展示良好比电容特性,同时又具有稳定电化学性能。GRP在0.1A/g的电流密度下比电容达到510F/g,1.0A/g电流密度下比电容为485F/g,经过2000次的充放电循环后比电容保持率为92%,即复合物比电容远大于石墨烯,在化学稳定性上远好于PANI。放电响应效率高,在电极中电解质离子容易扩散和迁移。     

双电层电容器用煤基活性炭的制备与电化学性能表征

以河南永城无烟煤为原料、KOH为活化剂制备了高比表面积的煤基活性炭,采用低温N_2吸附法对活性炭的比表面积、孔容及孔径分布进行了表征,并对其用作双电层电容器电极材料的电化学性能进行了系统测试.在KOH与煤的质量比为4:1、活化温度为800℃、活化时间为1h的条件下制备出的活性炭其比表面积高达3224m~2/g,总孔容达1.76cm~3/g,中孔率为57.95%.该活性炭电极在3mol/L KOH电解液中的比电容高达324F/g,且具有良好的循环性能,当电流密度为40mA/g时,经1000次循环后,比电容保持率超过92%,且其漏电流很小.     

无机纳米抗菌剂及其载体

综述了无机纳米抗菌剂及其载体的最近研究进展。无机纳米抗菌剂主要包括光催化型和金属型,抗菌剂载体主要有沸石、二氧化硅、磷酸盐系、壳聚糖、脂质体和聚合物等。具体介绍了金属型和光催化型这两类无机纳米抗菌剂的抗菌机理、抗菌特性及研究现状等,并概述了当下无机纳米抗菌剂载体的主要种类和特点,同时对无机纳米抗菌剂的研究方向进行了展望...     

Synthesis of polyaniline-coated ordered mesoporous carbon and its enhanced electrochemical properties

Pore surface of ordered mesoporous carbon (OMC) was coated with a thin layer of polyaniline by chemical polymerization of aniline monomers. Structure characterizations, such as N₂ adsorption analysis, small angle X-ray diffraction and transmission electron microscopy, demonstrate that polyaniline is well distributed on the pore surface of OMC. As evidenced by constant current charge–discharge test, specific capacitance of polyaniline-coated ordered mesoporous carbon (PCOMC) reaches as high as 602.5 F/g, which is much higher than that of OMC, due to the incorporation of polyaniline onto the pore surface of OMC. However, the capacitive behavior deteriorated somewhat due to the narrowed pore size and extra faradiac reactions caused by the incorporation of polyaniline.     

介孔碳微球的氢醌改性及电容性能研究

由于纯碳材料单一的双电层储能机理, 其比电容较低, 而赝电容材料可利用法拉第反应进行能量存储, 可以获得较高的比电容。作者利用软模板法制备出具有三维有序结构的介孔碳微球, 然后采用水热法制备氢醌改性的介孔碳微球。循环伏安和恒流充放电测试表明, 氢醌改性使得介孔碳微球不仅具有双电层电容, 而且具有赝电容。负载10wt%氢醌的介孔碳微球具有最大的比电容值, 当电流密度为0.5 A/g时, 其比电容值高达285 F/g; 当电流密度增大到10 A/g时, 其比电容值仍高达212 F/g, 表现出优异的倍率特性。这主要归因于氢醌以π-π堆叠方式负载在碳质介孔表面, 不仅提供了额外的赝电容, 而且提高了碳材料在水系电解液中的倍率特性。     

水热炭化-KOH活化制备核桃壳活性炭电极材料的研究

以核桃壳为原料,经水热炭化-KOH活化制备活性炭,并将其用作超级电容器电极材料。采用低温氮气吸附、扫描电镜(SEM)及X射线光电子能谱(XPS)等手段系统研究核桃壳活性炭的微观结构及表面化学性质,并利用恒流充放电、循环伏安等探讨其对应电极材料的电化学性能。研究表明,在碱碳比为3∶1、活化温度为800℃、活化时间为1h的条件下,核桃壳水热炭经KOH活化可制备出比表面积为1 236m2/g、总孔容为0.804cm3/g、中孔比例为38.3%的活性炭。该核桃壳活性炭用作电极材料在KOH电解液中具有优异的电化学特性,其在50mA/g电流密度下的比电容可达251F/g,5 000mA/g电流密度下的比电容为205F/g,且具有良好的循环稳定性,1 000次循环后比电容保持率达92.4%,是一种比较理想的超级电容器电极材料。核桃壳活性炭优异的电化学性能与其相互贯通的层次孔结构和独特的含氧表面密切相关。     

An infrared spectroscopic study of some carbonaceous materials

IR photothermal beam deflection spectroscopy (PBDS) was used to record spectra of intermediate-temperature carbon materials having greatly different properties and origins. A good charcoal, anthracite coal, bituminous coal, and two Chromatographic carbons were studied in a cell under the controlled conditions required for surface studies. PBD spectra recorded after various heat treatments in vacuum, and after oxidation, were compared with those of cellulose-derived chars. IR data concerning the degree of carbonication, the formation and changes of the various species making up the surface layers, and inorganic materials within the carbons, were obtained easily and are discussed. IR-PBDS is a valuable technique for the study of intermediate carbons and their reactions.     

Influence of heat-treatment on lithium ion anode properties of mesoporous carbons with nanosheet-like walls

Mesoporous carbons (MCs) with nanosheet-like walls have been prepared as electrodes for lithium-ion batteries by a simple one-step infiltrating method under the action of capillary flow. The influence of heat treatment temperature on the surface topography, pore/phase structure and anode performances of as-prepared materials has been investigated. The results reveal that melted liquid-crystal polycyclic aromatic hydrocarbons could be anchored on liquid/silica interfaces by molecule engineering. After carbonization, the nanosheets are formed as the pore walls of MCs and are perpendicular to the long axis of pores. The anode properties demonstrate that C-1200 displays higher reversible capacitance than those treated in higher temperature. The rate performances of C-1200 and C-1800 are similar and more excellent than that of C-2400. These improved lithium ion anode properties could be attributed to the nanosheet-like walls of MCs which can be influenced by the heat treatment temperature.     

利用核桃壳制备高比表面积活性炭电极材料的研究

以核桃壳为原料,采用KOH活化法制备活性炭,并将其用作超级电容器电极材料。利用N2吸附和扫描电镜(SEM)表征活性炭的孔结构及表面形貌,系统研究碱炭比(KOH与核桃壳炭化料的质量比)对活性炭孔结构的影响,并采用恒流充放电及循环伏安等测定核桃壳活性炭电极材料在3mol/L KOH电解液中的电化学性能。结果表明,随着碱炭比的增大,活性炭的比表面积、总孔容及中孔比例先逐渐增大后稍有减小。当活化温度为800℃,活化时间为1h,碱炭比为4时,可制备出比表面积为2404m2/g,总孔容为1.344cm3/g,中孔比例为28.6%,孔径分布在0.7~3.0nm之间的高比表面积活性炭。该活性炭用作超级电容器电极材料具有良好的大电流放电特性和优异的循环性能,电流密度由50mA/g提高到5000mA/g时,其比电容由340F/g降低到288F/g,经1000次循环后,比电容保持率为93.4%。     

活性炭的孔结构与其电容特性的关系研究

采用传统工艺制备了超级电容器用高比表面积微孔炭,利于氮气吸附、循环伏安和恒流充放电研究了样品的孔结构和电容特性.结果表明,试验研制的微孔炭的比表面积达到2496m2/g,大孔径微孔含量很高,在5mA/cm2的电流密度下,活性炭的比容达到307F/g,而且具有良好的功率特性.超级电容器用活性炭的比容主要来自微孔比表面积的贡献,中孔对比容的贡献很小,其作用主要是改善功率特性.为了获得高比容和高功率密度,活性炭应该具有尽可能多的大孔径微孔和适量的小孔径中孔.     

聚偏二氯乙烯基炭用作高功率EDLC电极材料

在600℃～1100℃对聚偏二氯乙烯(PVDC)树脂仅进行炭化处理,制备了一系列PVDC基活性炭.由TG、XRD和N_2吸附等温线(77 K)分别测定了PVDC基炭经历的热解过程与其晶型、比表面积和孔结构;采用循环伏安、交流阻抗和恒电流充放电考察了它们在质量分数30%的 KOH水溶液中的电容特性.结果表明:PVDC基炭属于无定形碳,其大的比表面积(874.5m~2/g～969.2m~2/g)和丰富的微孔在固相炭化过程中形成;PVDC基炭具有适于双电层形成的优异孔径分布、高的质量比电容和面积比电容;900℃炭化的PVDC基炭具有最高的比电容值和良好的功率特性,50mA/g电流密度时的放电比电容达256.9F/g,5000mA/g电流密度时的放电比电容保持率达76.5%;提高炭化温度可提高PVDC基炭的电导率,降低电解质离子在孔内的扩散阻抗,改善双电层电容器的功率性能.