对苯二酚增强纤维素/石墨烯电极的制备

目的 以纳米纤维素气凝胶为骨架,对苯二酚为增强相,并加入还原氧化石墨烯,制备纳米纤维素/还原氧化石墨烯复合电极薄膜,将其应用于超级电容器。方法 采用超声处理制备纳米纤维素/氧化石墨烯混合溶液;在高温高压的环境下,加入对苯二酚,采用水热合成法和冷冻干燥法制备纳米纤维素/还原氧化石墨烯气凝胶,并最终制成电极膜。结果 在纳米纤维素/还原氧化石墨烯复合气凝胶中,石墨烯可将纳米纤维素均匀包裹,形成三维多孔网络结构;纳米纤维素/还原氧化石墨烯复合电极具有良好的电化学性能,在1 mol/L的H2SO4溶液中,当电流扫描速率为1 mA/cm2时,超级电容器比面积电容高达1.621 F/cm2,且在2000次循环测试后,电容保留率为88.3％。结论 以纳米纤维素为基体制备的纳米纤维素/还原氧化石墨复合电极具有良好的电化学性能,可以用作超级电容器电极。     

纳米纤维素/碳纳米管/纳米银线柔性电极的制备

目的以竹粉为原料制备纳米纤维素,并将其作为基底材料制备纳米纤维素/碳纳米管/纳米银线复合电极,应用于柔性超级电容器。方法采用化学机械处理法,将竹粉通过化学处理以及研磨、超声等处理,制备成纳米纤维素悬浮液;分别将多壁碳纳米管和纳米银线超声分散于溶剂中;最后,通过层层自组装制备纳米纤维素/碳纳米管/纳米银线复合电极,同时,作为对照组,制备纳米纤维素/碳纳米管复合电极。结果纳米纤维素纤丝的直径大约为30~100 nm,相互之间缠绕成网状结构,是很好的支撑材料,纳米纤维素/碳纳米管/纳米银线复合电极具有很好的成膜性和电化学性能,在扫描速率为30 m V/s时,面积比电容达到77.95 m F/cm~2。结论以纳米纤维素为基底,通过层层自组装方法制备的纳米纤维素/碳纳米管/纳米银线复合电极具有较好的电化学性能,可作为柔性超级电容器的电极。     

石墨烯/聚苯胺/EVOH纳米纤维膜的制备及性能研究

柔性超级电容器是可穿戴电子设备等的重要组成部分。为探索制备柔性超级电容器的电极材料,引入热塑性乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)纳米纤维,利用苯胺原位氧化聚合反应制备石墨烯/聚苯胺/EVOH纳米纤维复合膜,采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)、热失重分析仪(TGA)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学工作站分析了复合膜的结构和性能。研究结果表明,复合膜具有良好的柔韧性和力学强度。室温下,用四探针法测得复合膜的电导率为1.49S/cm,扫描速率为5mV/s时的比电容为51.5F/g,650次充放电循环后比电容的保持率可达80%。     

甲壳素纳米纤维/碳纳米管复合凝胶膜的制备与性能EI北大核心CSCD

将甲壳素纳米纤维与碳纳米管在水性条件下混合,建立甲壳素纳米纤维均匀分散的碳纳米管混合体系;利用真空抽滤制备甲壳素纳米纤维/碳纳米管复合膜,通过20%氢氧化钠低温处理制备具有连续三维纳米网络结构的复合凝胶膜,并对比凝胶化前后样品微观结构、导电性能及电化学性能等。结果表明,凝胶化处理有助于在凝胶膜内部构建三维纳米导电网络,当甲壳素纳米纤维与碳纳米管的质量比为1∶1时,凝胶膜的导电率和质量比电容较复合膜提高了2倍;2000次循环测试后,凝胶膜的比电容量仍能保持为起始比电容量的92.5%,循环稳定性较好。     

甲壳素纳米纤维/碳纳米管复合凝胶膜的制备与性能

将甲壳素纳米纤维与碳纳米管在水性条件下混合,建立甲壳素纳米纤维均匀分散的碳纳米管混合体系;利用真空抽滤制备甲壳素纳米纤维/碳纳米管复合膜,通过20%氢氧化钠低温处理制备具有连续三维纳米网络结构的复合凝胶膜,并对比凝胶化前后样品微观结构、导电性能及电化学性能等。结果表明,凝胶化处理有助于在凝胶膜内部构建三维纳米导电网络,当甲壳素纳米纤维与碳纳米管的质量比为1∶1时,凝胶膜的导电率和质量比电容较复合膜提高了2倍;2000次循环测试后,凝胶膜的比电容量仍能保持为起始比电容量的92.5%,循环稳定性较好。     

碳布/聚吡咯储能包装膜材料的制备及表征

目的以甲壳素纳米纤维、多壁碳纳米管、碳布、吡咯为原料,制备柔性超级电容器复合电极薄膜。方法先利用化学氧化法提高碳布的表面粗糙度,再通过真空抽滤在碳布表面附着甲壳素纳米纤维和多壁碳纳米管,以增加碳布的负载空间,最后通过原位聚合吡咯来增加复合薄膜的电容性能。同时制备氧化碳布/聚吡咯复合薄膜作为对照组。结果制成的氧化碳布/甲壳素纳米纤维/多壁碳纳米管/聚吡咯复合薄膜在扫描速率为5 mV/s时,质量比电容达到了307 F/g,是氧化碳布/聚吡咯质量比电容(175 F/g)的1.75倍;在电流密度为2 A/g时,经过2000次循环后电容保留率为72.3%,库仑效率为73.8%。结论制备的氧化碳布/甲壳素纳米纤维/多壁碳纳米管/聚吡咯薄膜具有较高的比电容和循环稳定性,可以作为超级电容器电极材料应用于物联网行业的有源储能包装。     

碳纳米管/纤维素复合纸为电极的超级电容器性能

采用化学气相沉积法合成晶须状碳纳米管(WMWCNTs)和碳纳米管(MWCNTs)。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)对其进行详细分析。以纸纤维为基体材料,晶须状碳纳米管和碳纳米管为功能材料,通过真空抽滤制得碳(WMWCNTs)/碳(MWCNTs)/纤维素复合纸。采用两电极测试体系,通过循环伏安及恒流充放电方法对其超级电容器性能进行测试。在扫描速率为1mV/s时,碳/碳/纤维素复合纸电极的比容量达到120F/g。在电流密度为0.4A/g时,碳/碳/纤维素复合纸电极比容量值可达51.5F/g。在电流密度为0.4~1.4A/g范围时,最大比能量和比功率分别为63.7Wh/kg和3.99kW/kg,表现出良好的超级电容器性能。     

智能包装系统用石墨烯基超级电容器的制备

目的 制备具有优异电化学性能的石墨烯/纳米纤维素/二氧化锰复合纤维水系超级电容器。方法 采用超声波分散处理制备氧化石墨烯/纳米纤维素/二氧化锰混合纺丝液;运用湿纺纺丝工艺制备氧化石墨烯/纳米纤维素/二氧化锰杂化纤维电极;通过氢碘酸还原和冷冻干燥处理构建具有多孔结构的石墨烯/纳 米纤维素/二氧化锰复合纤维电极;最后,将其组装成两电极水系超级电容器。结果 在石墨烯/纳米纤维素/二氧化锰复合纤维中,纳米纤维素的添加有效抑制了石墨烯片层的自聚集,并显著提升了复合纤维的亲水性和拉伸强度。二氧化锰的加入显著提升了纤维电极的电化学性能。得益于精心的实验设计,石墨烯/纳米纤维素/二氧化锰复合纤维的拉伸强度为338 MPa。组装后的水系超级电容器具有优异的电容性能和循环稳定性,在电流密度为0.1 mA/cm2时,面积电容为412.5 mF/cm2,循环1500次后,电容保持率为87%。结论 将切实可行的湿法纺丝策略与精心设计的电极结构相结合,制备的石墨烯/纳米纤维素/二氧化锰水系超级电容器为可穿戴便携式储能设备和智能包装能源供应系统的发展提供了良好的参考。     

基于纸纤维/晶须状碳纳米管/活性炭三元无金属集流体复合纸电极的柔性超级电容器

以纸纤维(PF)为基体,晶须状碳纳米管(WCNT)和活性炭(AC)为功能添加物,采用真空抽滤法制成PF/WCNT/AC三元无金属集流体复合电极。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)光谱仪、拉曼(Raman)光谱仪对其进行表征和分析,采用两电极测试体系对组装的超级电容器性能进行测试。结果表明,与涂布法所得的铝箔集流体(Al/WCNT/AC)电极相比,由PF/WCNT/AC三元复合电极组装的超级电容器比电容大幅提高,并展现出良好的充放电性能。在1mV/s的扫描速率下比电容达325F/g,几乎是Al/WCNT/AC超级电容器(108.7F/g)的3倍。PF/WCNT/AC超级电容器在0.4A/g电流密度下的比电容为95F/g,在3.2A/g电流密度下的比能量与比功率分别为36.76 Wh/kg、5.52kW/kg。     

碳/导电聚合物复合电极材料的研究进展

阐述了碳材料和导电聚合物作为超级电容器电极材料的研究进展,对比了其电化学性能,尤其是碳纳米管与聚苯胺、聚吡咯的复合材料。这些材料虽在超级电容器应用方面取得了一些突破,但在循环寿命、聚合物易脱落等方面仍存在问题,另外碳纳米管昂贵的价格也限制了其在工业上的应用。展望了一种柔性石墨纸作基体复合导电聚合物的新型复合材料,在电化学性能方面也取得了很好的效果。     

碳纳米管/聚苯胺化学修饰电极的制备及其对抗坏血酸的检测

通过恒电压沉积法将纳米金属镍沉积于石墨电极表面, 经化学气相沉积法在石墨电极表面原位生长出碳纳米管(CNTs), 通过电化学聚合法在CNTs表面原位聚合聚苯胺, 从而获得化学修饰电极。采用扫描电子显微镜对所得电极形貌结构进行表征, 并研究CNTs与PNAI复合电极对抗坏血酸(AA)的检测效果。研究结果表明: 制备的CNTs都能均匀地生长在石墨电极表面, 纳米中空管状结构都保持完好; PANI均匀地包覆在CNTs管壁上, 复合材料呈现出典型的三维网状结构。所制备的CNTs/PANI修饰电极对AA具有良好的电化学响应, 其中管径较小CNTs的修饰电极对AA的电化学响应更强: 具有更宽的检测范围和更低的检出限。其检测线性范围为1.0×10^-6~4.5×10^-4 mol/L, 检出限为1.0×10^-7 mol/L (S/N = 3)。且具有良好的稳定性、重复性和可靠性。     

A novel hierarchically carbon foam templated carbon nanotubes/polyaniline electrode for efficient electrochemical supercapacitor

In this work, a high-performance electrode material has been fabricated by the incorporation of carbon nanotubes (CNTs) and polyaniline (PANI) on a carbon foams (CF) to improve its electrochemical performance. The microstructure and performance of as-prepared material was characterized in detail. Results showed that the resultant material exhibited a high gravimetric capacitance up to 467.1?F g^?1, higher energy density of 104. 2?Wh kg^?1 and power density of 3000?W kg^?1 at a current density 3?A g^?1 when the electrochemical doping time of PANI equals to 20?min. Furthermore, it appeared a good cycling stability with capacitance retention of 94.5% after 10000 cycles. The enhanced electrochemical performance can be attributed to the unique carbon nanostructure and synergistic effects of active materials CNTs and PANI. It indicates that this novel CF/CNTs/PANI-20 composite is a promising candidate for electrochemical capacitors.     

有机化学合成法制备碳纳米管/聚苯胺复合材料

通过有机化学合成法使苯胺单体接枝到碳纳米管表面,然后再经化学原位聚合法制备碳纳米管/聚苯胺复合材料.用傅立叶变换红外光谱和扫描电子显微镜对复合材料的成分和形貌进行表征.用循环伏安法、恒流充放电和电化学阻抗等电化学测试手段来表征复合材料的电化学性能.研究结果表明,所制备的复合材料比容量可达到152F/g(有机电解液),显著高于同样条件下的纯聚苯胺、纯碳纳米管及由原位化学聚合法所制备碳纳米管/聚苯胺复合材料的电化学容量(65、25、80F/g),显示出良好的应用前景.     

聚苯胺/TiO2复合纳米膜电极的制备及其光电性能

采用原位化学氧化法,在酸性TiO2溶胶中未加分散剂制备了聚苯胺修饰的TiO2稳定溶胶,并以涂刮法在柔性导电塑料薄膜上成膜。利用FT-IR、XRD、TEM、选区电子衍射、紫外-可见光谱、光电流-电压曲线对所制备的复合溶胶及复合膜进行了表征。结果表明TiO2与聚苯胺之间实现了结构上的复合,聚苯胺的引入改善了TiO2膜对太阳光的利用率,提高了TiO2膜的光电响应性能。这种用复合溶胶制备聚苯胺/TiO2复合膜的方式扩大了成膜基底的范围。     

用于超级电容器电极的炭化碳纳米管复合纸

对一种以炭化的碳纳米管复合纸为电极的超级电容器进行了研究。纸纤维为基体,碳纳米管为功能材料,将分散好的碳纳米管与纸纤维混合均匀抽滤,制成碳纳米管复合纸,碳纳米管复合纸在真空炉中经1460℃炭化。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和拉曼光谱仪对其进行分析。以1mol/L的LiPF6为电解液,对以炭化碳纳米管复合纸作电极的超级电容器进行循环伏安、恒流充放电和交流阻抗谱测试。扫描速率为1mV/s时,炭化碳纳米管复合纸电极的比容量达到105F/g;放电电流为12mA时,比能量和比功率分别为22 Wh/kg、1.5kW/kg,表现出良好的超级电容器性能。     

Hierarchical architecture of ultrashort carbon nanotubes/polyaniline nanocables coated on graphene sheets for advanced supercapacitors

Multilayer super-short carbon nanotubes (SSCNTs) could be prepared by tailoring raw multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) with mechanical-stirring and ultrasonic oxidation-cut method. The SSCNTs/polyaniline/reduced graphene oxide (SSCNTs/PANI/RGO) ternary hybrid composite was fabricated by reducing SSCNTs/PANI/GO precursor prepared by self-assembly from the complex dispersion of graphene oxide (GO) and the as-prepared SSCNTs/PANI nanocables, followed by redoping and reoxidation of the reduced PANI to restore the conducting structure of PANI in the ternary composite. The microscope images indicated that SSCNTs/PANI nanocables could uniformly distribute in the conductive network of graphene sheets and prevent the agglomeration of graphene. Such the hierarchical structure perfectly facilitates the contact between PANI for faradaic energy storage and electrolyte ions, and efficiently utilizes the double-layer capacitance of SSCNTs and graphene sheets at the electrode–electrolyte interfaces. The maximum specific capacitance of the SSCNTs/PANI/RGO composite achieved 845 F g^?1, which was much higher than that of pure PANI and SSCNTs/PANI nanocables. Moreover, the ternary composite also showed the good cycling stability, retaining about 96% of its initial capacitance after 1000 cycles because of the synergistic effect and conductive network of SSCNTs/PANI nanocables and graphene sheets. Therefore, the combined effects between SSCNTs/PANI nanocables and graphene sheets taking advantage of both charging and faradaic processes could readily explain the excellent electrochemical performance for supercapacitors.     

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.     

超级电容器用聚苯胺／活性炭复合电极的研究

通过循环伏安法在多孔活性炭表面沉积了聚苯胺膜,并采用扫描电子显微镜、交流阻抗潜以及恒电流允放电技术对聚苯胺、活性炭和聚苯胺/活性炭复合电极进行了研究.结果显示:聚苯胺在活性炭表面形成一层由多孔网状结构组成的均匀的膜.聚苯胺/活性炭复合电极比活性炭电极具有更高的容量,同时比聚苯胺电极具有更好的循环稳定性.聚苯胺/活性炭复合电极的比电容为587F/g,而活性炭电极仅为140F/g.在50次充放电循环后,聚苯胺电极比电容从513降至334F/g,而聚苯胺/活性炭复合电极从415F/g下降为383F/g.