常压干燥法制备的炭气凝胶的电化学性能研究

采用常压干燥法制备了炭气凝胶,对所制得的炭气凝胶进行了电化学性能的测试,并与日本进口的超级电容器用超级活性炭进行比较.实验结果表明,炭气凝胶具有优良的电容性能,电双层比电容量和高扫描速度下(100mV/s)的质量比电容量分别达到21μF/cm2和89F/g,高于日本进口超级电容器用超级活性炭.     

常压干燥法制备炭气凝胶

炭气凝胶是一种具有交联状结构的新型纳米多孔材料,它是用溶胶－凝胶法和超临界干燥工艺制成的有机气凝胶（RF）经炭化得到的。它具有比表面积大和电导率高等特性,可用作超级电容器和可充电电池理想的电极材料。通过优化传统制备炭气凝胶的工艺,成功地在常压条件下制备出了高RC比（间苯二酚为催化剂的摩尔比）的RF气凝胶和炭气凝胶。用扫描电子显微镜（SEM）、比表面积测试与孔径分布（BET）等方面对其微结构进行了研究。结果表明,常压干燥法制备的炭气凝胶具有纳米网络结构和大比表面积。用常压干燥代替了超临界干燥,大大降低了制备成本,扩展了其应用前景。     

炭气凝胶为电极的超级电容器的研究

采用低分子线性酚醛树脂-糠醛为原料通过溶液．溶胶-凝胶途径成功合成了炭气凝胶．探讨了结构对电化学性能的影响。采用直流循环法测定炭气凝胶为电极的超级电容器的电化学性能,结果表明,炭气凝胶电极在0．5mA充放电时电极的比电容为121F／g．充放电效率为95％．具有性能稳定、充放电效率高等优良性能。     

稀释比对常压干燥制备炭气凝胶结构的影响

以间苯二酚和甲醛为原料,氢氧化钠为催化剂,采用溶胶-凝胶法及溶剂置换、常压干燥、炭化等后续工艺,实现了块状炭气凝胶的常压干燥法制备,并考察了稀释比对气凝胶结构性能的影响。采用XRD、BET、SEM及IR等方法对样品进行表征。结果表明:采用氢氧化钠为催化剂制备的炭气凝胶为非晶态,表观密度为1.10g/cm3,比表面积为620m2/g,平均孔径为16.0nm。实验表明,较低的稀释比更有利于制备出表观密度较小、比表面积较高的炭气凝胶。     

炭气凝胶为电极的超级电容器电化学性能的研究

炭气凝胶电极的电化学测试表明,炭气凝胶具有性能稳定、充放电效率高、适合于大电流充放电等优良性能.炭气凝胶储电的影响因素主要来自于比表面积、孔容和孔结构分布的综合作用.孔容较大,平均孔径较宽时,储电能力较大,且大孔容对电极材料储电是相当有利的.在高比表面积活性炭中添加不同比例的炭气凝胶,可以提高电极的比电容,炭气凝胶含量为15％时,电极比电容最高.     

木质素酚醛基炭气凝胶的制备及电化学性能

以木质素、苯酚和甲醛为原料,NaOH为催化剂,溶胶凝胶法制备了木质素酚醛基有机凝胶,经CO2超临界干燥及高温炭化得到了炭气凝胶(LPCA)。采用扫描电镜(SEM)、比表面及孔结构分析仪表征了材料的结构,通过恒流充放电测试了炭材料的电化学性能。结果表明,制备得到的炭气凝胶以微孔和中孔为主,比表面积达356.6m2/g,首次放电比容量为583.94mAh/g,充放电循环30次比容量未见明显的衰减。     

炭气凝胶在电化学能源材料中的应用研究进展

炭气凝胶是一种新型、轻质、多孔的非晶态纳米材料,具有在纳米尺度可控和剪裁的连续三维网络结构.简单介绍了炭气凝胶的制备工艺,详细综述了炭气凝胶在电化学超级电容器、燃料电池和锂离子电池等电化学能量储存与转换系统中的主要应用研究进展.     

炭气凝胶的制备及其在超级电容器中的应用研究进展

综述炭气凝胶的制备工艺,介绍炭气凝胶在超级电容器中的应用,论述了炭气凝胶制备工艺-结构-电极性能的关系.     

炭气凝胶/活性炭复合电极在有机电解液体系双电层电容器中的阻抗

分别以炭气凝胶(CAG),炭黑(CB)以及石墨(G)为导电剂与KOH活化法高比表面积活性炭(HSAC)制备复合电极,组装成双电层电容器,在(C2H5)4NBF4/丙烯碳酸盐电解液体系中进行交流阻抗测试分析。应用动力学及电子传递控制的等效电路模型对各电极的实验阻抗数据进行拟合得到相应的模型参数,串联溶液电阻Rs、极化电阻Rp、能斯特边界层厚度δ及平均孔内离子扩散系数D。结果表明,炭气凝胶复合电极的孔内离子扩散系数D最高,极化电阻Rp与炭黑复合电极接近。炭气凝胶电极的内阻为各电极中最低并且具有最高的比电容。     

酚醛-糠醛基炭气凝胶对NaCl溶液的电吸附行为

以酚醛-糠醛基炭气凝胶为电极,用恒电位仪提供直流电压,在静态电吸附装置进行了NaCl溶液电吸附试验。考察了NaCl溶液浓度、炭气凝胶电极厚度及施加的电位等因素对电吸附的影响。研究表明,随着NaCl溶液浓度的增加,电吸附量明显增加。在低浓度下,微孔的“电场交叠效应”非常显著。0.6V~2.0V范围的电吸附试验表明,电位在1.5V以下电吸附量随电位改变异常显著,1.5V以后变化趋缓。炭气凝胶电极厚度在0.5nm~1.5mm范围增加时,电吸附量呈现单调减少的趋势。在电压为1.2V厚度为0.5mm时,其电吸附量达到12.7mg/gCA。理想的电吸附电极应富含中孔并尽可能降低电极厚度。     

Reversible toluene adsorption on monolithic carbon aerogels

Thirteen monolithic carbon aerogels with different pore textures were used as toluene adsorbents. Adsorption was carried out under both static and dynamic conditions. Under static conditions at 25 degrees C and at saturation, an adsorption capacity as high as 1.36 cm(3) g(-1) or 1180 mg g(-1) was obtained. Toluene adsorption was a reversible process in all carbon aerogels, and the adsorbed toluene was completely recovered by heating them at 400 degrees C. Regenerated adsorbents showed larger surface area and micropore width than the original samples, indicating that no pore blockage was produced. Adsorption under dynamic conditions at 100 degrees C was also completely reversible after at least three consecutive adsorption-desorption cycles. The ability of these carbon aerogels to reversibly adsorb toluene could be useful for their application in thermal swing adsorption or pressure swing adsorption equipment.     

超临界石油醚干燥和超临界二氧化碳干燥在制备有机和炭气凝胶中的比较研究

热固性酚醛树脂—羟甲基三聚氰胺经历聚合反应、溶胶—凝胶、超临界干燥和裂解过程生成了有机和炭气凝胶。比较了超临界石油醚干燥(240℃、6．0MPa下1h)和超临界二氧化碳干燥(60℃、10．0MPa下7d)在制备有机和炭气凝胶过程中的作用。结果发现：超临界石油醚干燥时间比超临界二氧化碳的显著短，虽然前者制备的有机气凝胶的BET比表面和中孔孔容比后者小，但前者制备的有机气凝胶在热裂解过程中的热稳定性比后者好，因此，超临界石油醚干燥制备的炭气凝胶的BET比表面和中孔孔容均比超临界二氧化碳的大。超临界石油醚干燥可以替代超临界二氧化碳干燥来制备炭气凝胶。     

苯酚-间甲酚-糠醛基炭气凝胶的制备及微结构控制

以苯酚、间甲酚和糠醛为原料,在正丙醇溶剂中以盐酸为催化剂经溶胶-凝胶过程合成了醇凝胶,直接超临界正丙醇干燥得到有机气凝胶,在氮气保护下裂解制备出富含中孔的炭气凝胶.用IR、N2吸附、SEM、TEM等表征气凝胶的结构特征,考察了问甲酚苯酚摩尔比对凝胶结构的影响.结果发现:提高间甲酚的含量能够增强聚合物的交联密度,减小聚合物与溶剂的相溶性,缩短相分离时间,有利于得到较小的纳米颗粒和孔径的炭气凝胶.所制得的炭气凝胶平均中孔孔径随间甲酚含量的增加从47 nm逐渐减小至13 nm,BET比表面积和中孔孔容在m-C/P=0.33时达到最大值.     

炭气凝胶负载Pt基催化剂的制备及其甲醇氧化催化性能

以间苯二酚(R)和甲醛(F)为原料,制备R-F炭气凝胶(RF-CAs).继以后者为载体采用浸渍还原法制备铂基催化剂Pt/CA,并比较其与由相同负载工艺制得的以Vulcan XC-72为载体的铂基催化剂Pt/XC72的催化甲醇氧化反应的性能.结果表明,前者具明显高的甲醇氧化催化活性,显示CAs是一种极具潜在竞争力的燃料电池催化剂载体材料.     

Synthesis and electrochemical performance of a laminated hollow porous carbon

A laminated hollow porous carbon with high surface area of 2368 m²/g was synthesized using a nonporous metal organic coordinate polymer as template. When used as electrode materials for electric double layer capacitors, the synthesized porous carbon presents a high specific capacitance of 234 F/g at a current density of 10 mA/g in 6 M KOH electrolyte and the capacitance retention can obtain 87% at current density of 20,000 mA/g.     

负载Ni炭气凝胶的制备及结构性能研究

以间苯二酚、甲醛为原料,添加适量的十二烷基苯磺酸钠,再加入不同浓度的乙酸镍溶液,在85℃水浴中聚合;经溶胶-凝胶、溶剂置换、常压干燥和1000℃氮气气氛下热解,得到负载不同含量金属Ni的炭气凝胶.利用透射电镜(TEM)、扫描电境(SEM)、X射线衍射(XRD)、比表面积及孔径分析(BET)和直流充放电测试等手段,对比讨论了负载不同含量金属Ni对炭气凝胶的结构和性能的影响.结果表明,这种方法可以均匀地将Ni纳米粒子分散于炭气凝胶中;适量的金属Ni可使发气凝胶的比表面积及充放电性能得到显著提高;如负载Ni含量过高则炭气凝胶石墨化程度增加.     

Co-Mn掺杂碳气凝胶的制备与性能

为探究不同碳化温度对Co-Mn掺杂碳气凝胶（Co-Mn/CA）电催化析氢性能的影响,以资源丰富且可再生的木质纤维素为碳源、四水乙酸钴为钴源、四水乙酸锰为Mn源,通过水热法制备出Co-Mn/CA。研究发现,纤维素气凝胶碳化后表面形貌发生改变,由片层结构转变为多孔结构,使其活性位点数量增多,电催化析氢活性增加。通过XRD和N₂吸-脱附对其结构进行了表征处理分析,结果表明,经碳化处理后的CA产物以无定型碳为主,经900℃碳化处理后的CA（CA-900）比表面积和总孔隙体积均为最大,分别为958 m2g-1和0.33 cm3·g-1。电化学性能测试表明,Co-Mn/CA-900表现出最好的电催化析氢反应（HER）催化活性,在1 mol/L KOH电解液中、50 mA·cm-2的电流密度下,具有175 mV的过电势,经过10 h的计时电位测试,压降仅为7%,表现出较好的电催化析氢稳定性。      

椰壳活性炭基超级电容器的研制与开发

为了开发体积小巧、大功率放电性能优良的超级电容器,选用比表面积1 660m2/g的椰壳活性炭,采用扣式电池结构,通过恒电流充放电、电化学阻抗谱、扫描电子显微镜等方法对其用于超级电容器的性能进行了考察。结果表明,选用椰壳活性炭的最大比容量为79F/g,大功率放电性能优良。继而采用该种椰壳活性炭为电极活性物质,以6m o l/L KOH为电解液,外包装采用涂覆防腐蚀尼龙层的铝箔袋软包装组装了1V、70F的超级电容器,外形尺寸为35mm×43mm×6mm。测试结果表明其比功率密度为170W/kg或330W/L,比能量密度1W h/kg,大功率放电特性较好。