纳米氧化镍的超电容性研究

采用柠檬酸盐凝胶热分解工艺制备了比表面积达181m2/g,一次粒子粒径在20nm以下,孔径分布集中在4～10nm之间的纳米氧化镍粉体,其超电容性是由双电层电容和法拉第准电容共同组成,比容量可达80～102F/g,工作电位窗达1.2V,并具有良好的循环稳定性和阻抗特性,这种材料可作为超级电容器的电极材料.     

NiO-改性活性炭电极电化学电容器研究

为提高普通活性炭材料的电化学性能,用Ni(NO3)2溶液浸渍法和高温热解对活性炭进行改性处理.分别采用氮气吸附法、SEM、XPS等方法分析研究改性炭材料的比表面积、孔结构、形貌和组成;用循环伏安、恒流充放电等电化学方法研究改性活性炭电极构成的电化学电容器性能.结果表明,由Ni(NO3)2热解产生的NiO有准电容效应,与活性炭原有的双电层电容构成了复合电容,因而改性炭的电容量有明显的提高,其质量比电容达到246.1 F/g,比原样炭的130.1 F/g提高了89.2%,表观体积比电容和面积比电容分别高达169.7 F/cm3和30.1 μF/cm2,均显著优于普通炭材料.     

常压干燥制备炭气凝胶及其电化学行为的研究

以甲酚为原料，添加适量的间苯二酚，在氢氧化钠催化作用下与甲醛聚合，经溶胶凝胶、溶剂置换、常压干燥和900℃炭化过程可制备纳米多孔材料炭气凝胶。N2吸附测试表明所制备炭气凝胶BET比表面积高于500m^2／g，在8nm～20nm范围具有集中的孔径分布，适合于做双电层电容器的电极材料。采用电化学阻抗谱测试电极的电化学行为，结果显示炭气凝胶电极在1mol／L的H2SO4电解液中的体积比电容接近70F／cm^3，质量比电容最高达97F／g。     

酚醛树脂基活性炭微球的电化学性能Ⅱ.作为EDLC电极材料的活性炭微球的制备及电化学性能

用直流恒流循环法考察在不同的活化条件下得到的酚醛树脂活性炭微球作为双电层电容器电极的电化学性能。结果表明，要得到高比电容的电容器电极材料，水蒸气活化的最佳条件为：在800℃下活化1h，水蒸气的量控制为氮气量的40％。在此条件下得到的酚醛树脂活性炭微球作为电极具有良好的循环充放电性能，比电容可达到143F／g，充放电效率高达98％。在2．0nm～7．5nm之间的孔对活性炭微球的比电容影响显著。     

NiO的热分解制备及其电化学电容性质

以亚氨基二乙酸(IDA)为配位剂与Ni2+配位,经300℃热处理得到NiO.XRD、FT-IR、SEM以及TG研究表明,生成的配合物在热处理时首先生成单质,后随温度升高逐渐转化为纳米颗粒与纳米片结合的氧化物;循环伏安、恒电流充放电及循环寿命电化学测试表明,所得NiO电极在6 mol/L KOH电解液中具有较好的电化学电容特性和循环稳定性,1 A/g电流密度下的单电极比容量可达355.8 F/g.     

基于超级电容器的多孔电极材料研究进展

目前,对能源的需求急剧增加,超级电容器作为绿色储能器件备受关注。超级电容器按储能机理可分为双电层电容器及法拉第赝电容器两种。双电层电容器的电极材料主要由炭基材料组成,法拉第赝电容器的电极材料主要由导电聚合物及金属氧化物构成;炭基材料与导电聚合物或金属氧化物等复合产生的协同作用可获得更优异的电化学性能。多孔电极材料由于其大的比表面积、独特的多孔结构、多样化的组成和优异的电子导电性而引起了广泛的关注。总结了具有微观多孔结构的超级电容器材料的制备方法以及结构-性能的关系,对比指出多孔超级电容器电极材料因其更高的比表面积和孔隙率而更有利于获得高性能超级电容器。     

聚酰亚胺基活性炭的制备及其电化学性能的研究

通过炭化和进一步KOH化学活化的方法制备了聚酰亚胺基炭材料, 并将其用作双电层电容器电极材料. 采用DFT、XPS方法对其孔结构和表面化学性质进行了研究, 并通过恒流充放电等方法探讨了其电化学特性. 结果表明: 样品CPI的质量比电容是双电层电容和表面氮原子(尤其是N-5)所提供的赝电容共同作用的结果. 经活化后, 样品API比表面积达到1941m²/g, 主要形成0.7～2.0nm之间的微孔, 氮原子的影响可以忽略, 在50mA/g的放电电流密度下质量比电容达300F/g, 且电流密度达到1000mA/g时, 电容保持率仍为86.1%; 交流阻抗测试也表明样品API具有良好的双电层电容特性, 是一种新型的双电层电容器电极材料.     

西瓜皮基层次孔炭的制备及其电化学性能

以西瓜皮的炭化料为前驱体,KOH为活化剂(碱炭比1∶1~4∶1),在800℃下活化1h制备超级电容器用活性炭电极材料。利用低温N2吸附法对活性炭的孔结构进行表征,采用恒流充放电、循环伏安和漏电流等测试方法评价了其在无机体系(3mol·L-1 KOH)中的电化学性能。结果表明,4种活性炭均属层次孔炭,孔径集中分布在0.8~4.5nm之间,包括0.8~2.0nm之间的微孔和2.0~4.5nm之间的中孔;比表面积、总孔容和中孔率最高分别达2480m2·g-1、1.521cm3·g-1和78.8%。4种活性炭电极材料的充放电可逆性良好,具有典型的双电层电容特性,质量比电容、比电容保持率最高分别达258F·g-1、84.9%,是一种理想的电化学电容器用活性炭电极材料。     

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.     

微波法煤基活性炭的制备及其电化学性能研究

以内蒙古优质褐煤为原料,KOH为活化剂,采用微波加热活化法制备超级电容器用活性炭,利用低温氮气吸附及恒流充放电、循环伏安等方法测定活性炭的孔结构及其用作电极材料的电化学性能,并与日本商业化超级电容器用活性炭在结构及性能方面进行对比分析。结果表明,在碱炭比为3,微波活化时间为20min的条件下,可制备出比表面积达2593m2/g、总孔容达1.685cm3/g、孔径主要分布在0.5～10nm之间、中孔率达67.3%、平均孔径为2.61nm的优质活性炭。该活性炭用作超级电容器电极材料在3mol/L KOH电解液中具有优异的电化学性能,电流密度由50mA/g提高到10A/g时,其比电容由346F/g降低到273F/g,显示出良好的功率特性,经1000次循环后,比电容保持率为93.2%。与商业活性炭相比,微波法活性炭的性能更加优良。     

Nanosized Ni-Mn Oxides Prepared by the Citrate Gel Process and Performances for Electrochemical Capacitors

Nanosized Ni-Mn oxide powders have been successfully citrate gel precursors. The powder materials derived from prepared by thermal decomposition of the Ni-Mn calcination of the gel precursors with various molar ratios of nickel and manganese at different temperatures and time were characterized using thermal analysis （TG-DSC）, scanning electron microscopy （SEM）, X-ray diffraction （XRD） and Brunauer-Emmet-Teller （BET）. The optimized processing conditions of calcination at 400℃ for 1 h with Ni/Mn molar ratio 6 were proved to produce the nanosized Ni-Mn oxide powders with a high specific surface area of 109.62 m^2/g and nanometer particle sizes of 15-30 nm. The capacitance characteristics of the nanosized Ni-Mn oxide electrode in various concentrations of KOH solutions were studied by the cyclic voltammetry （CV） and exhibited both a doublelayer capacitance and a Faradaic capacitance which could be attributed to the electrode consisting of Ni-Mn oxides and residual carbons from the organic gel thermal decomposition. A specific capacitance of 194.8 F/g was obtained for the electrode at the sweep rate of 10 mV/s in 4 mol/L KOH electrolyte and the capacitor showed quite high cyclic stability and is promising for advanced electrochemical capacitors.     

NiO微球的微波辅助合成及电荷传导能力优化

为了优化电荷传导特性, 提高电极的电化学性能, 本工作采用微波辅助合成了分级多孔结构的氧化镍微球。通过XRD、SEM和TEM对产物的形貌进行了表征。研究结果表明, 开放多孔结构的氧化镍微球是由极薄纳米片自组装而成, 以硫酸镍为镍源, 得到的氧化镍微球的粒径约为2 µm。作为超级电容器电极材料, 在电流密度为0.5 A/g时, 电极的比容量达到455 F/g, 由于NiO微球独特的多孔特性, 使电极表现出良好的阻抗特性, 为法拉第反应过程提供了较多的活性反应点, 从而提高了电极的电容性能。     

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。     

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.     

Facile fabrication of activated carbonized horseweed-based biomaterials and their application in supercapacitors

Carbonized horseweed was prepared for the first time using KOH as activating agent and employed as an electrode material. Varying the KOH/C weight ratio had a dramatic effect on the electrochemical capacitance of this electrode material. The obtained results showed that the sample prepared using a KOH/C weight ratio of 5/1 exhibited the highest specific surface area of 1469 m² g^?1, with average pore diameter of 3.18 nm. Further, this sample also exhibited the highest specific capacitance (184.2 F g^?1) at a current density of 0.4 A g^?1 in 6 M KOH electrolyte. In addition, the sample retained 97.6 % of its initial specific capacitance even after 1000 cycles, owing to the formation of a microporous/mesoporous structure by the activation process, the structure which provided suitable sites for charge transport and electrolyte diffusion. Thus, activated microporous carbon materials derived from horseweed could be effective as electrode materials in supercapacitors.     

Nano-sized Ni-doped carbon aerogel for supercapacitor

Carbon aerogel was prepared by polycondensation of resorcinol with formaldehyde using sodium carbonate as a catalyst in ambient conditions. Nano-sized Ni-doped carbon aerogel was then prepared by a precipitation method in an ethanol solvent. In order to elucidate the effect of nickel content on electrochemical properties, Ni-doped carbon aerogels (21, 35, 60, and 82 wt%) were prepared and their performance for supercapacitor electrode was investigated. Electrochemical properties of Ni-doped carbon aerogel electrodes were measured by cyclic voltammetry at a scan rate of 10 mV/sec and charge/discharge test at constant current of 1 A/g in 6 M KOH electrolyte. Among the samples prepared, 35 wt% Ni-doped carbon aerogel (Ni/CA-35) showed the highest capacitance (110 F/g) and excellent charge/discharge behavior. The enhanced capacitance of Ni-doped carbon aerogel was attributed to the faradaic redox reactions of nano-sized nickel oxide. Moreover, Ni-doped carbon aerogel exhibited quite stable cyclability, indicating long-term electrochemical stability.     

中间相沥青基活性泡沫炭的制备及其电化学性能研究

以中间相沥青为前驱体,经自挥发发泡法、KOH活化法制备的中间相沥青基活性泡沫炭作为超级电容器电极材料。采用扫描电镜、X射线衍射和低温(77K)N2吸附法对中间相沥青基活性泡沫炭的表面形貌和微观结构进行表征。中间相沥青基活性泡沫炭的比表面积为2700m2/g,总孔孔容为1.487cm3/g。通过恒流充放电、循环伏安和交流阻抗测试,考察了中间相沥青基活性泡沫炭作为超级电容器电极材料的电化学性能。在电流密度为0.02A/g时,中间相沥青基活性泡沫炭的比容量为240.48F/g,能量密度为33.4Wh/kg;在电流密度为5A/g时,比容量为166.68F/g,具有良好的电化学特性。     

双电层电容器用中孔炭微球/活性炭复合电极的制备

采用水热法合成比表面积1850m2/g、粒径lμm的中孔炭微球(MCM);而后将所制MCM加入比表面积为3200m2/g的超级活性炭(HSAC)中制成用于双电层电容器的复合电极材料,并研究了该复合电极材料的电化学性能.结果表明:在比表面积为3200m2/g的HSAC中添加质量分数20%的MCM后,其颗粒接触内阻、离子扩散内阻明显降低;在6mol/L的KOH电解液体系中,在12A/g的电流密度下,其比电容仍能稳定在230F/g.而在同样的条件下,纯HSAC和纯MCM的比电容仅分别为190F/g和148F/g.复合电极在大电流下电化学性能的提高应归因于MCM合适的粒径、中孔结构及其较高的比表面积.     

Co3O4电化学电容电极材料的制备及性能研究

利用水热法,以硝酸钴为原料,分别以碳酸氢铵、六次甲基四胺为沉淀剂,制备了Co3O4。借助X射线衍射、扫描电子显微镜手段对样品进行表征。以六次甲基四胺为沉淀剂制得的Co3O4,在6 mol.L-1KOH水溶液中,电位窗口为0～0.4V内,通过循环伏安和恒流充放电测试,显示该材料制备的电极具有良好的电容行为。充放电流在为5 mA时,单电极的比容量达到239 F.g-1,是以碳酸氢铵为沉淀剂制得的Co3O4电极的1.57倍,说明以六次甲基四胺为沉淀剂制备的Co3O4具有较好的电化学电容性能。