不同氧化剂制备的聚苯胺/中间相炭微球复合物电化学性能研究

室温下,以二氧化锰和过硫酸铵为氧化剂,采用原位化学聚合法合成聚苯胺/中间相炭微球(PANI/MCMB)复合物。采用场发射扫描电镜(FE-SEM)和X射线粉末衍射(XRD)对其形貌结构进行表征。以PANI/MCMB复合物为电极活性物质,1.0mol/L H_2SO_4水溶液为电解液组装对称型超级电容器,用循环伏安法(CV)、电化学交流阻抗(EIS)、恒流充放电等测试手段测试超级电容器的电化学性能。结果表明,以二氧化锰为氧化剂制备的聚苯胺/中间相炭微球复合物(MPANI/MCMB),在电流密度为0.1A/g时,单电极比容量为336.4F/g。1 000次循环后比容量保持率为92.3%,比以过硫酸铵为氧化剂制备的聚苯胺/中间相炭微球复合物(NPANI/MCMB)具有更好的循环性能和更高的比容量。     

二氧化锰基超级电容器的研究进展

在能源日益紧张的今天,超级电容器作为一种新型的储能装置,以其寿命长、功率高、绿色环保等特点而备受关注。其中二氧化锰基超级电容器不仅具有高功率密度、长循环寿命、快速充放电等特点,还具有价格低廉、来源广泛、环境友好的优势,在各个领域都拥有非常广阔的应用前景和经济价值。然而因受到二氧化锰材料自身导电性和比表面积的限制,二氧化锰基超级电容器的比电容与理论值相差较大;同时其结构不稳定也造成循环稳定性较低。针对上述问题,目前对于二氧化锰超级电容器的研究主要集中于寻找简单可控的电极制备方法以提高电极的导电性、比电容、循环稳定性等电化学性能,以及设法综合利用各种电极材料的优点发挥其协同效应等方面。探究简单可控的电极制备方法是获得高质量二氧化锰基超级电容器的研究的首要任务,常见的方法有溶胶-凝胶法、水热合成法、化学沉淀法、低温固相法和电化学沉积法。溶胶-凝胶法制备的样品纯度高,但是受干燥条件的影响较大,易团聚。化学沉淀法可直接得到化学成分均一、分布均匀的粉体材料,但是对合成温度要求较高,也易发生团聚。低温固相法制备电极粉末改善了高温时产物粒子易快速生长、团聚的问题,但是存在接触不均匀、反应不充分的缺点。水热法简单、成本低,是目前制备粉末电极较为常用的方法。这些制备方法各有千秋,但是这类先制备出粉末再合成电极的方式不仅延长了工艺,而且不符合节能环保的原则,相比之下电沉积法可直接将二氧化锰沉积到基底上,操作简单且参数灵活可控。二氧化锰电极材料的改性问题一直颇受关注,目前掺杂和复合仍是改性方面较为常用的方法。例如向二氧化锰中掺杂少量的金属元素可以提高电极的导电性,而与某些导电聚合物复合则可以有效地解决二氧化锰因结构不稳定而易在电解液中溶解的问题。掺杂物质与复合材料的选择、掺杂和复合方式以及与二氧化锰材料的配比是获得高质量电极的关键。当前二氧化锰基超级电容器电极材料不仅仅只有二氧化锰这一种,而是结合了各种炭材料、复合材料或者金属及其氧化物等物质,组合形成多元复合材料以利用各组分的特点,这对优化电容器性能有很大的帮助。此外,学者们还发现电解液的选择对扩大超级电容器的电化学窗口、提高电容器能量密度和功率密度有很大的影响。本文简单介绍了二氧化锰基超级电容器的储能机理,综述了电容器电解液与电极的制备和改性研究现状,此外还介绍了二氧化锰基超级电容器的组装方式,并对未来的研究趋势提出了展望。     

聚吡咯/石墨烯复合导电材料的制备及性能表征

利用电化学合成和化学还原方法制备了超级电容器用聚吡咯/石墨烯(PPy/GNs)复合电极材料,分别对比了恒电流和脉冲电流条件下石墨烯对电极材料电化学性能的影响,断口形貌及电性能测试结果表明,石墨烯因其良好的导电性能可有效提高电极的比容量,与聚吡咯(PPy)相比,恒电流制备的PPy/GNs(DC-PPy/GNs)电极比容量提高了13.5%。另外发现,脉冲电流制备的PPy/GNs(PC-PPy/GNs)超级电容器具有更大的比容量和更好的循环稳定性。导通时间为100ms时,PC-PPy/GNs复合电极材料在100mV/s的扫描速率下比容量可达280F/g。     

钽电容器用钽壳内壁RuO_2薄膜电极的表征及电化学性能

采用涂覆热分解氯化钌的方法,在金属钽壳内壁表面形成二氧化钌薄膜涂层,作为钽电容器的负极材料,可以提高全钽电容器的寿命及可靠性.采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪对二氧化钌薄膜的表面形貌和结构进行表征.采用循环伏安、恒流充放电和电化学阻抗谱等测试手段来表征二氧化钌薄膜电极的电化学性能.研究结果表明,热处理温度为280℃时制备的二氧化钌薄膜呈无定形的非晶态,薄膜电极具有212F/g的电容量,电化学性能良好.组装成ST3型60V330μF全钽电容器,经过赋能、电老化后容量约为345μF,等效串联电阻小于1Ω,漏电流小于10μA.     

碳纳米管表面沉积氧化镍及其超电容器的电化学行为

通过催化裂解法制备了碳纳米管并进一步制备了碳纳米管薄膜电极.基于该种材料的超电容器电极比容量达到36F/g.研究了在碳纳米管薄膜基体上使用电化学方法沉积氧化镍的新工艺,制备出碳纳米管和氧化镍的复合电极.电化学测试证明复合电极的比容量提高到52F/g以上且基于这种复合电极的超电容器具有极低的自放电率.     

静电纺丝法制备壳聚糖/聚乙烯醇基复合碳纳米纤维及其电化学性能

本工作观察并研究了不同碳化温度下制备的静电纺丝壳聚糖/聚乙烯醇基复合碳纳米纤维膜用作超级电容器电极材料时的电化学性能。通过SEM、XRD、Raman等技术对不同碳化温度得到的碳纳米纤维膜进行结构表征,利用循环伏安法(CV)和恒电流充电/放电(GCD)等电化学技术对不同碳化温度得到的碳纳米纤维膜进行电化学性能测试。结果表明,碳化温度为700℃时所制备的复合碳纳米纤维具有较好的电化学性能,在电流密度为1 A/g时放电比电容高达215 F/g,且循环4 000次后容量保持率几乎高达100%,表现出较高的放电比电容和较好的循环稳定性。     

复合电极中聚苯胺含量对超级电容器电化学性能的影响

采用原位复合法和界面聚合法分别制备了纤维状的聚苯胺/乙炔炭黑复合材料和聚苯胺,讨论了复合电极中聚苯胺含量对超级电容器电化学性能的影响。研究表明,复合电极材料中聚苯胺的含量不是影响其电化学性能的决定性因素。聚苯胺/乙炔炭黑复合电极(直径约200nm)在5mA/cm2和1mol/L的H2SO4溶液中首次充放电单电极比电容高达432F/g,该值比聚苯胺含量高的复合电极和直径相近纯聚苯胺电极的单极比电容值354和416F/g都高。     

碳布负载的PI-MWCNTs柔性电极材料的合成及其电容性能

以超级电容器的电极材料制备、性质研究及对组装非对称超级电容器的性能研究为核心内容,提高超级电容器电化学性能为主要目的,采用原位聚合法制备羧基化多壁碳纳米管(PI-MWCNTs)接枝的聚酰亚胺溶液,将其作为氮掺杂碳的前驱体,实现复合物在碳布表面的生长,并作为电极材料.以二氧化锰-碳布(MnO2-CC)为正极,多壁碳纳米管接枝的聚酰亚胺-碳布为负极(PI-MWCNTs-CC),构建非对称超级电容器.采用扫描电子显微镜、拉曼光谱、X射线衍射、比表面积及孔径测试、循环伏安、恒电流充放电及电化学阻抗谱对电极材料的结构和电化学性能进行表征.结果表明:当扫描速率为20 mV/s时,非对称电容器的电势窗口可增至1.3 V,其体积比容量为1.80 F/cm3;当功率密度为14.08 mW/cm3时,能量密度可达到0.423 mWh/cm3.     

RuO2/CuO复合电极材料的制备及其性能研究

分别采用溶胶-凝胶法和低热固相反应法制备无定型水合RuO2和CuO粉末,进而制备了不同含量的RuO2/CuO复合电极,用扫描电镜对复合电极的形貌进行表征,并对复合电极进行循环伏安、交流阻抗、恒流充放电等电化学性能测试,结果表明,RuO2/CuO复合有助于获得较细颗粒和改善RuO2的阻抗特性。当CuO的含量为30%(质量分数)时,在38%的H2SO4溶液中,扫描速度为5mV/s时,复合电极的比电容为513F/g,内阻为0.361Ω,且在经过400次充放电后,比容量仍保持91.4%,可作为较理想的超级电容器电极材料。     

MnO2的机械化学法制备及其性能

采用机械化学法制备了MnO2粉体,研究了不同高锰酸钾与乙酸锰配比对产物结构与性能的影响.用X射线衍射、红外光谱、扫描电镜、BET等方法研究了产物的结构及形貌;用恒电流充放电方法考察了MnO2超级电容器在6 mol/L KOH电解液中的电容性能.结果表明,原料中乙酸锰含量增多,产物结晶度增大,颗粒粒径变小,但电极比电容却从504F/g减小到388 F/g;当高锰酸钾:乙酸锰摩尔配比为2:2和2:3时,所得产物超级电容器在200 mA/g电流,0～1 V范围,电极放电容量分别达到了504 F/g和516 F/g.放电过程中,MnO2超级电容器在不同电压范围表现出不同的电容特性:在1～0.67 V和0.4～0 V范围内主要为双电层电容,在0.67～0.4 V范围内主要是法拉第假电容.     

用N2O-C2H2火焰原子吸收光谱法测试羰基镍粉中镁

运用了N2O-C2H2火焰原子吸收光谱法进行羰基镍粉中镁的测定。介绍了镁最佳测定条件及呈良好线性范围的浓度。同时对样品消化处理条件及在测定中样品的干扰因素进行了综合考虑。该方法具有操作简便，容易掌握，分析周期短等特点。其灵敏度又能达到要求。重复性与准确度都达到了实验室分析计量测试和质量控制的要求。     

双阳极光电催化氧化降解2,4-二氯苯酚的研究

为提高高级氧化技术对内分泌干扰物的降解和矿化性能,首次研究了(TiO2/Ti-Fe)-石墨毡双阳极光电协同催化氧化体系,并考察了其对2,4-二氯苯酚的光催化氧化降解性能.研究了电流在TiO2/Ti-Fe两阳极上的分配,外加电压,pH等主要因素对2,4-二氯酚降解效率的影响及反应过程中H2O2的生成及积累情况.实验结果表明,本体系不仅具有较高的H2O2生成效率和较强的光催化氧化降解性能,而且该体系可以在较宽的pH范围内工作.在较低的电流密度下反应60 min,2,4-二氯酚的降解率可达95%以上,而矿化率高达80%.     

新型固体润滑及油品添加剂-硫代钼酸盐的制备

研究了在水溶液中合成新型固体润滑兼油品添加剂一ＮｉＭｏＯ_２Ｓ_２及其原料（ＮＨ_４）_２ＭｏＯ_２Ｓ_２的条件,其最佳参数为ｐＨ＝４～５,温度为３０℃左右和ｐＨ＝７～９;温度为－５～０℃．还对产品的组成、结构及形貌进行了分析观察,并验证了ＮｉＭｏＯ_２Ｓ_２作为油品添加剂和固体润滑剂从２０～６００℃的减摩性能;证实硫代钼酸镍是一种宽温度范围的润滑剂．     

催化湿式氧化高浓度对氯苯基异氰酸酯生产废水催化剂的研究

以过渡金属氧化物CuO为主活性组分,通过对ZrO2的复合和掺入电子助剂CeO2的考察,研制出适用于催化湿式氧化处理高浓度对氯苯基异氰酸酯生产废水的复合催化荆.在固定床鼓泡式反应器连续反应装置上对废水进行处理,考察了各组分浸渍液浓度、焙烧温度、焙烧时间等制备条件对催化剂的催化活性的影响,确定了最佳制备条件.结果表明:优化制备的CuO-ZrO2-CeO2/TiO2催化荆,用于处理高浓度对氯苯基异氰酸酯生产废水时具有较好的催化活性,在反应温度T=240℃,反应压力P=6.5MPa,空速=2.0h-1,V(气):V(水)=230:1,进水pH=8条件下CODcr去除率达到96.9%,而在相同反应条件下未加催化剂的湿式氧化CODcr去除率只有40.8%.     

Ba2ZnZCo2-ZFe12O22-SiO_2微晶玻璃陶瓷的sol-gel合成及性能研究

采用柠檬酸sol-gel工艺合成了Ba₂Zn_ZCo_2-zFe₁₂O₂₂-SiO₂微晶玻璃陶瓷;采用XRD、SEM对其相成分、显微结构进行了分析,结果表明,1200°C/5h得到的Ba₂Zn_ZCo_2-zFe₁₂O₂₂-SiO₂微晶玻璃陶瓷的平均晶粒尺寸在0.3μm左右;采用HP8753E网络分析仪测定了微晶玻璃陶瓷在100MHz～6GHz范围内的介电常数及其磁导率,其复介电常数值、磁导率实部都随测试频率的增加而减小,其磁导率虚部～f曲线上显示出明显的自然共振峰。     

含咔唑基2,2'':6'',2"-三吡啶衍生物的合成及其光学性质研究

设计合成了含咔唑基团的2,2':6',2"-三吡啶衍生物W1～W3,运用核磁共振氢谱,核磁共振碳谱对目标化合物进行了表征;研究了W1～w3分子的单光子荧光和双光子荧光光谱,并在密度泛函理论水平上,利用少态模型对W1～w3分子进行初步理论研究,理论计算结果与实验结果得到较好的吻合,为寻找新型双光子材料进行了有益的探索.     

六氟化硫气体中微量杂质分析的研究

用两种气相色谱法测定了六氟化硫气体中微量杂质：Air、CF4、C3F8、SO2F2、SOF2、S2F10O,比较了热导—火焰光度串联法与氦离子色谱法的分析结果,相对误差小于3.0%,并对分析结果中的问题进行了讨论。     

晶核剂对Li2 O-Al2 O3-SiO2系统微晶玻璃结构和性能的影响

通过传统熔体冷却法制得了以P2O5和TiO2为晶核剂的Li2O-Al2O3-SiO2系统基础玻璃,并经过热处理制得了微晶玻璃.利用红外光谱分析、X射线衍射分析和扫描电子显微镜等对晶化试样的物相和显微结构进行了研究,着重探索了不同晶核剂对玻璃析晶、微晶玻璃结构、微晶玻璃力学和热学性能的影响.结果表明:TiO2更有利于玻璃析晶,但以P2O5为晶核剂的微晶玻璃具有更好的力学和热学性能.     

Na2O-B2O3-SiO2-SnO2系统的分相与析晶

对Na2O-B2O3-SiO2-SnO2四元系统的分相与析晶进行了探讨．通过对不同组成点在热处理、化学处理各阶段的试样进行能谱分析、XRD分析及SEM分析，确认了SnO2分布在分相结构中的富硼碱相中；在该系统中SnO2晶体的析出有赖于分相过程；分相结构尺度限制了SnO2的析晶尺寸．试验结果表明，通过控制分相结构得到了负载于多孔富硅载体的纳米尺寸的SnO2材料．该材料具有较高的CO氧化催化活性．     

C2H2在硅氢加成反应中的应用研究

讲述了硅氢加成反应的机理,包括Chalk-Harrod机理、金属胶体粒子催化机理和硅基迁移机理;常用催化剂有均相催化荆和负栽型金属配合物催化荆;C2H2在硅氢加成中的应用.