膨胀石墨/MnO2超级电容器电极材料中膨胀石墨的作用机制

采用一种简便的方法制备出了单相α-MnO₂和膨胀石墨(EG)/MnO₂复合物。实验结果表明EG/MnO₂复合物有着比单相α-MnO₂更高的比电容和更加优异的倍率性能。随后采用XRD、TG、EIS、BET等手段对复合材料中EG的作用机制进行了研究,结果发现在EG/MnO₂复合物中出现了δ相MnO₂(δ-MnO₂为层状结构,相较于α-MnO₂更加有利于离子的扩散和传输),δ-MnO₂大约占复合物总质量的30wt%,EG占3.4wt%。EG/MnO₂复合物的电荷转移电阻显著低于单相α-MnO₂。EG/MnO₂的比表面积为38.7 m²·g^-1,而单相α-MnO₂的比表面积只有21.6 m²·g^-1,更大的比表面积使材料与电解液接触更为充分,从而降低了电荷转移电阻。综上,复合材料中EG的作用机制是通过自身的层状结构诱导了MnO₂在其上沉积形成了层状的δ-MnO₂,同时抑制了MnO₂颗粒的生长,增加了颗粒与电解液的接触面积,降低了电荷转移电阻,从而增大了比电容,也提高了其倍率性能。     

用于超级电容器的纳米氧化镍/石墨薄片/银复合电极材料的超声法合成及性能

通过简单超声法制备了球状NiO纳米颗粒、NiO/石墨薄片(NiO/GNS)和NiO/GNS/Ag纳米复合材料。在NiO/GNS和NiO/GNS/Ag复合材料中,GNS作为NiO和Ag纳米颗粒分散的模板,不仅有效避免了NiO和Ag纳米颗粒的团聚,还改善了复合材料的电化学性能。采用场发射扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射对样品的成分、形貌和结构进行了表征。NiO/GNS/Ag复合材料(GNS质量分数为0.5%,Ag质量分数为3%)电极表现出优异的电化学性能。在1A/g时,其初始比电容为501.66F/g,2000次循环后其比电容衰减为440.45F/g。这表明所制备的复合材料是一种有应用价值的超级电容器电极材料。     

超级电容器Mn-Pb纳米复合电极材料的电化学性能研究

利用低温固相反应法制备了Mn-Pb复合氧化物超级电容器电极材料.采用XRD、TEM、循环伏安和恒流充放电法对电极材料的形貌和结构特点以及电化学性能进行了测试分析.结果表明,复合氧化物的粒径均为纳米尺寸,呈无定型结构.复合氧化物在1mol/L Na2SO4中,电位窗口为-0.2～0.9(V vs.SCE)范围内具有典型的电容特征.纳米氧化物电极比容量随放电电流的增大而减小.当放电电流为2mA时,Mn-Pb复合氧化物电极的比容量为180.5F/g.     

超级电容器电极材料

本文综述了碳基材料、金属氧化物及水合物材料和导电聚合物材料作为超级电容器电极材料的最新研究进展。     

超级电容器复合电极材料的研究进展

超级电容器作为一种新型的储能元件,具有高功率密度和高循环寿命等优点,在许多领域特别是混合电动汽车领域具有广阔的应用前景.而电极材料是决定超级电容器性能的关键因素之一,高性能电极材料的合成和优化是目前超级电容器研究的重点.综述了超级电容器的储能原理、超级电容器复合电极材料的制备、性能、以及发展方向.     

金属氧化物超大容量电容器电极材料的研究进展

超大容量电容器是一种介于传统电容器和电池之间的新型储能元件,它比传统电容器具有更高的比电容和能量密度,比电池具有更高的功率密度,因而具有广阔的应用前景.简要介绍了超大容量电容器的储能机理、特点,综述了金属氧化物超大容量电容器电极材料的发展状况,以及改善氧化钌基电容器的方法和廉价材料(如氧化镍、氧化钴、氧化锰、氮化钼等)替代氧化钌电极的研究进展情况,展望了其发展趋势.     

MnO2/膨胀石墨纳米材料及其超级电容性能

采用溶胶-凝胶法制备了MnO2/膨胀石墨(MnO2/EG)纳米材料,分别利用扫描电镜、X射线衍射测试其表面形貌及结构,使用循环伏安和恒流充放电等表征其电化学性能。结果表明,制备的MnO2/EG纳米材料在6mol/L KOH电解质溶液中的比电容量为492F/g;2000次循环后,比容量仅损失1%,且充放电效率仍高于99%,表现出良好的电化学性能。     

超级电容器MnO2/CRF复合电极材料的制备及性能的研究

以间苯二酚(R)和甲醛(F)为原料,碳酸钠(C)为催化剂,制备碳气凝胶(CRF),并以KMnO4和Mn(CH3COO)2·4H2O为原料,采用了化学沉淀法制备MnO2/CRF复合材料.用N2吸附、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对所制备的MnO2、CRF和MnO2/CRF复合材料进行了表征,结果表明碳气凝胶具有珍珠串式的无序多孔网络结构,所制备的MnO2为纳米级颗粒,复合材料为纳米级粉体.并对不同配比的MnO2/CRF复合材料的电化学性能进行了研究.循环伏安、恒流充放电实验表明了所制备的MnO2/CRF复合电极材料具有良好的可逆性和充放电性能.当MnO2含量为60%时,MnO2与碳气凝胶复合制成的新型电极材料具有226.3F/g的比电容,比碳气凝胶电极的比电容提高了1倍.此外,对复合电极的循环寿命进行了研究,表明复合电极具有良好的循环充放电性能.     

新型超级电容器电极材料

超级电容器以其高功率、长周期使用寿命、环保等独特性能受到人们的广泛关注。决定超级电容器电荷存储的最关键因素是电极材料的特性。首先简要介绍了电容器的电荷储存机理。其次详细介绍了金属有机骨架材料(MOFs)、共价有机骨架材料(COFs)、二维过渡金属碳(氮)化物(MXenes)、金属氮化物(MN)、黑磷(BP)和有机分子电极材料等有望获得高能量密度和功率密度的新兴电极材料,以及最新制作的对称/非对称超级电容器的能量、电容、功率、循环性能和倍率性等参数。研究表明,COFs有望成为新一代廉价、绿色、可持续、多功能的储能装置的有机电极候选材料,其电化学性能仍有很大的提高空间。重点介绍了MOFs、COFs、MN、BP及近年来新型有机电极材料在超级电容器中的应用。最后,对超级电容器未来的发展和关键技术的挑战进行了展望。     

膨胀石墨负载纳米TiO2光催化剂的制备及对甲基橙溶液的吸附与光降解

以钛酸丁酯为钛源,膨胀石墨为载体,采用溶胶-凝胶法成功地制备了膨胀石墨(EG)负载TiO2光催化剂(TEG),采用X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)、比表面积等分析技术对样品进行表征,以甲基橙为目标降解物,考察了热处理温度、负载次数、目标降解物浓度等不同条件下催化剂的光催化性能.结果表明,氧化钛以纳米颗粒的形式附着在膨胀石墨薄片表面,具有疏松多孔蠕虫状结构的膨胀石墨为氧化钛提供高浓度的三维降解环境,负载2次在500℃下经过3h热处理得到的催化剂在紫外光激发下对甲基橙溶液表现出较高的光催化活性.     

Facile preparation and electrochemical characterization of graphene/ZnO nanocomposite for supercapacitor applications

Graphene/ZnO nanocomposites were successfully synthesized by microwave-assisted method. The structure, morphology, optical and composition of the obtained samples were characterized using XRD, FT-IR, laser Raman, UV–Vis spectroscopy and XPS analysis. XRD analysis confirmed the presence of graphene/ZnO nanocomposite. FE-SEM image reveals that the homogenous distribution of ZnO nanoparticles on the graphene nanosheets. The electrochemical properties of the graphene/ZnO electrodes were analyzed by cyclic voltammetry and impedance spectroscopy. The results confirmed that the incorporation of ZnO nanoparticles enhanced the capacitive performance of graphene electrode. Graphene/ZnO nanocomposite electrode showed higher capacitance value of 109 F g⁻¹ at a scan rate of 5 mV s⁻¹ in 1 M KCl solution as compared to the graphene electrodes. These results demonstrated the importance and great potential of graphene based composites in the development of high-performance energy-storage systems.     

壳聚糖/淀粉/ZnO复合膜的制备与性能

目的以壳聚糖和玉米淀粉为主要成膜基质,以纳米ZnO为添加剂,研究复合膜的相关结构和性能。方法采用溶液共混法将壳聚糖溶液、淀粉糊化液及纳米ZnO质均混合,然后流延成膜,分析壳聚糖/淀粉的质量比和纳米ZnO的含量对复合膜力学性能、水蒸气透过率(WVP)的影响,并通过红外光谱、扫描电镜、X射线衍射和热重分析对复合膜的相关结构进行表征。结果当壳聚糖/淀粉质量比为1∶1,纳米ZnO质量分数为9%时,所得膜在各自体系中的性能较佳。结论壳聚糖和淀粉二者之间具有较好的相容性,纳米ZnO的加入能增强复合膜的力学性能,降低其水蒸气透过率,并提高复合膜的热稳定性。     

生物质炭/ZnO复合材料的制备及其吸附-光催化性能

以纳米晶纤维素（NCC）为形貌诱导模板,醋酸锌（Zn（CH₃COO）₂·2H₂O）为Zn源,采用原位聚合法制备NCC/ZnO纳米杂化物,再经550℃高温碳化,得到生物质炭/ZnO复合材料。采用TEM、XRD、BET、UV-Vis测试研究生物质炭与ZnO固体质量比（0.03:1、0.17:1、0.67:1）对生物质炭/ZnO复合材料形貌、晶体结构、孔结构及光吸收性能的影响。并进一步以亚甲基蓝（MB）为模型污染物,研究生物质炭/ZnO复合材料的吸附-光催化性能,阐明其吸附-光催化机制。结果表明,经550℃高温碳化后,NCC转化为具有石墨微晶结构的生物质炭,其骨架结构得以保留,纳米ZnO均匀负载在生物质炭表面,形成生物质炭/ZnO复合材料。与纯纳米ZnO相比,生物质炭/ZnO复合材料比表面积显著提高,具备优异的吸附性能,同时,NCC转化得到的生物质炭有效提高了ZnO的光生电子-空穴对的分离率。生物质炭/ZnO复合材料通过吸附-光催化协同效应去除水体中的MB,去除率显著增加。当生物质炭与ZnO的固体质量比为0.17:1时,生物质炭/ZnO复合材料的平均孔径为188.99 nm,比表面积为33.51 m2/g,在室温条件下,避光吸附30 min后,再使用500 W紫外灯照射20 min,即对MB降解率达到99.8%。      

氧化锌/氧化镁纳米复合材料的制备及其光催化性能研究

采用微波辅助共沉淀法制备了纳米氧化锌/氧化镁(ZnO/MgO)光催化剂,并对催化剂样品进行了X射线衍射、透射电镜、红外光谱以及紫外-可见吸收光谱等表征。以亚甲基蓝(MB)为目标降解物对不同锌镁比的ZnO/MgO催化剂样品及相同方法下合成的ZnO及MgO进行光催化降解实验。结果表明:合成的纳米ZnO/MgO光催化剂由立方相的ZnO和非晶相的MgO组成,其尺寸均匀,在40nm左右,并在紫外区域吸收性能良好。光催化降解MB实验表明,锌镁比为2∶1时ZnO/MgO催化剂的光催化性能最佳。     

聚丙烯酰胺/氧化石墨纳米复合材料的研究

氧化石墨具有良好的层状结构，其层间具有丰富的官能团，能与有机聚合物形成插层纳米复合材料进而改善材料的性能．采用层离吸收-原位聚合法制备了聚丙烯酰胺／氧化石墨纳米复合材料，并采用XRD、HREM及DSC等对其结构和性能进行了表征。结果表明，聚丙烯酰胺与氧化石墨两者之间存在着较强的相互作用，材料的玻璃化转变温度得到提高，层离吸收-原位聚合法是获得聚丙烯酰胺／氧化石墨层纳米复合材料的有效途径，聚丙烯酰胺在氧化石墨中存在着多种排列方式，不同层间距(1．6nm和2．8nm)的聚丙烯酰胺／氧化石墨纳米复合结构同时存在。     

自支撑多孔硅/ZnO复合材料的制备及其超级电容特性

首先利用二步阳极氧化法制备了自支撑多孔硅,再利用真空抽滤法在自支撑多孔硅中沉积ZnO纳米籽晶层,最后用水热合成法使ZnO纳米籽晶进一步长大。采用扫描电子显微镜、X射线能谱分析和光致发光谱分析对样品的形貌、元素及发光性能进行了表征。结果表明:自支撑多孔硅内部成功填充了ZnO纳米颗粒并形成了自支撑多孔硅/ZnO复合材料。将这种复合材料作为超级电容器电极进行了电化学测试,包括循环伏安、阻抗谱和恒电流充放电测试,该复合材料有较好的超级电容特性,比容量可达到15.7 F/g,相比于自支撑多孔硅提高120倍。      

剥离型纳米蒙脱土/聚酰亚胺复合材料的制备与表征

利用二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯（MDI）与酸化的蒙脱土（MMT）表面的羟基进行反应制得了MMT-MDI;进一步利用己内酰胺（CPL）对MMT-MDI进行插层并对多余的异氰酸酯端基进行封端,制得了MMT-MDI-CPL。采用预聚体溶液插层法,利用聚酰胺酸（PAA）在二甲基乙酰胺（DMAC）溶剂中分别对MMT-MDI和MMT-MDI-CPL进行预聚体插层,制得了剥离型纳米MMT/聚酰亚胺（PI）复合材料。通过电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）、FTIR、TG、XRD和SEM对改性MMT和纳米MMT/PI复合材料进行了表征。结果表明：MDI与MMT表面羟基反应而被成功接枝于MMT上;MDI对MMT的改性、CPL对MMT-MDI的插层和封端使MMT层间距得到逐步扩大;MMT/PI复合材料的XRD和断面SEM表明,MMT在PI基体中得到了充分剥离。     

Changes of thermal properties and microstructure of nano‐ZnO/polylactic acid composite films during Zn migration

In this study, polylactic acid (PLA) films with different nano‐ZnO concentration (0, 1, 3, 5, 7, 9, and 15%wt) were obtained by casting method. Overall migration values and specific migration values were studied in different food simulants (10% [v/v] ethanol and isooctane). The results demonstrated that overall migration of the composite films and specific migration of Zn²⁺ was higher in 10% (v/v) ethanol solution than in isooctane solution. The release of Zn²⁺ was affected by the percentage of nano‐ZnO in the composite films and food simulants. The migration of Zn in this study was mainly caused by polymer softening and degradation leading to the dissolution of Zn. Scanning electron microscope analysis indicated that with the migration of Zn²⁺, the structure of the composite films changed greatly. Differential scanning calorimeter analysis indicated that the thermal stability was decreased and the glass transition temperature and crystallization temperature were reduced.