聚丙烯酸锂与正离子表面活性剂复合物的制备及电化学性能

采用水－乙醇混合溶剂法制备了聚丙烯酸锂与正离子表面活性剂复合材料。该复合材料由于表面活性剂的引入,结晶取向得到了提高,从而使其机械性能和离子电导率也有较大改善,即随着表面活性剂的用量不同,结晶与离子电导率亦不同。并通过电化学交流阻抗谱及非线性最小二乘拟合法对此体系进行了分析和模拟。     

聚苯胺复合电极材料的研究

聚苯胺(PANI)作为一种导电高分子材料具有较高的比电容、良好的环境相容性以及易制得等优点在能源储存、传感器以及电磁屏蔽等领域有着广泛的应用前景。但是由于聚苯胺自身结构的原因传统化学法所制备的聚苯胺极易发生团聚从而造成聚苯胺分散性差的形貌,而这对聚苯胺用作超级电容器电极材料造成了不利的影响。因此对聚苯胺形貌的有效控制已经成为当前研究的重点。有鉴于此,本工作对ZIF-9进行热处理以及酸刻蚀,成功制备出了碳材料。并以其为PANI聚合反应基底以期望对PANI复合材料的形貌进行一定的控制。该方法制备的聚苯胺复合材料显示出一定的电化学性能。在当反应物浓度为0.05 M时达到最大放电比电容约为195 F·g~(-1)。     

致密型镍钴双金属氧化物 电极制备及电容性能研究

本文探究了不同形貌的3种镍钴双金属氧化物,包括SW-NiCo_2O_4(自编织状)、NN-NiCo_2O_4(纳米针状)以及C-NiCo_2O_4(纳米片状),最终筛选出具有高负载量致密型电极-SW-NiCo_2O_4。这种自编织结构能够有效解决当活性物质增加时电容性能衰减问题,这对于储能设备性能提高十分重要,也是当前储能领域中的一项挑战。通过对比可知,NN-NiCo_2O_4的负载量最高,较其它两者分别提高了近2倍和5倍,为5.24mg·cm~(-2)。电化学测试显示3种样品的质量比电容依次为:773F·g~(-1)(NN-NiCo_2O_4)、685F·g~(-1)(SW-NiCo_2O_4)和232F·g~(-1)(CNiCo_2O_4),说明活性物质负载量的增加有利于电极材料比电容的提高。然而,SW-NiCo_2O_4拥有更加优异的倍率性能和循环稳定性,分别为89.1%(1～20A·g~(-1))和85%(0.5A·g~(-1), 5000圈)。分析认为,自编织状多孔道结构的NiCo_2O_4更加适用于制备致密型高密度电容器,进而拓宽了镍钴双金属氧化物在超级电容器中的应用前景。     

石油焦基多孔炭电极材料的制备及调控

以石油焦为原料,氢氧化钾为活化剂,采用化学活化法制得中孔丰富、比表面积高的多孔炭。通过硝酸铁溶液浸渍,再经高温热处理,或在高温过程中通入CO2,对多孔炭进行孔结构深度调控。将所制多孔炭用作电化学电容器电极材料,通过恒流充放电、循环伏安测试其电化学性能,采用氮气吸附法测定多孔炭的比表面积及孔径分布。结果表明:KOH与石油焦质量比为3∶1,活化温度850℃,活化时间90 min时,可以制得比表面积为2 738 m2/g,总孔容为1.51 cm3/g,中孔率为43.2%的多孔炭,在电流密度为100 mA/g时,该电极在6 mol/L KOH电解液中的比电容值高达256.6 F/g。多孔炭经金属盐溶液浸渍并经CO2二次活化后,中孔率由43.2%提高至70.7%,尽管因比表面积的下降造成了电极比电容值的下降,但由于中孔率的提高,电极的充放电速率明显加快。     

石墨烯纳米复合材料的制备及性能研究

以泡沫镍为模板、石墨为催化剂、酚醛树脂为碳源,采用水热法以及热处理方法制备了三维石墨烯复合材料,再利用化学沉积法制备三维氧化镍-石墨烯-泡沫镍复合材料,并对其结构和电性能进行了分析,研究结果表明,该复合材料的石墨化程度高,具备电极特性,电化学性能稳定。     

静电纺多级孔材料制备研究进展

包含纤维间与纤维内多孔结构的静电纺多级孔材料,具有大的比表面积和独特的性能,在多个领域具有潜在的应用价值。本文综述了用静电纺丝法制备多级孔纳米纤维毡的方法,包括有机聚合物纤维与陶瓷纤维。由溶剂挥发等多种因素引致的相分离是有机聚合物纤维生成多孔结构的主要机理,而模板法则是制备多孔陶瓷纤维的主要手段。多级孔结构的形成增大了材料的比表面积,增强了材料的疏水性,赋予了静电纺纤维毡材料独特的性能。     

石墨烯/聚吡咯复合电极材料超电容性能研究进展

分析了目前石墨烯和聚吡咯(PPy)用作电极材料的不足,详细介绍了近年来超级电容器用石墨烯/PPy复合电极材料的研究进展,指出石墨烯/PPy复合材料在能量转换和存储领域的未来发展方向.     

稀土/高分子复合材料的制备及结构与性能

概述了稀土／高分子复合材料的3种主要制备方法,简单掺混法,聚合法和反应加工法,分析了稀/高分子配位前体结构和配位数对光性能的影响,指出了稀土／高分子复合材料可能具有的离聚体结构及其特征,提出了原位成稀土／高分子纳米复合结构的可行性,对稀土／高分子复合材料的结构与性能的关系进行了详细的探讨,并对制备稀土／高分子复合材料所在的问题进行了一定的说明。     

石墨烯的制备及其电化学性能分析

以大鳞片石墨制备的膨胀石墨(EG)为原料,采用改进的Hummers法制备氧化石墨,采用Na BH4化学还原制备石墨烯。采用扫描电镜和X射线衍射仪对化学还原后的石墨烯进行形貌和结构表征,应用电池测试系统对样品进行循环伏安(CV)、恒流充放电等电化学性能测试。结果表明:石墨烯电极在电流密度100m A·g-1时的首次放电比容量达1900m Ah·g-1;经100个循环周期后石墨烯电极比容量为450m Ah·g-1;在不同电流密度下循环50次,再回到100m A·g-1时,仍保持首次循环92%的比容量。     

Simultaneous optimization and control for polypropylene grade transition with two-layer hierarchical structure

In this paper, a two-layer hierarchical structure of optimization and control for polypropylene grade transition was raised to overcome process uncertain disturbances that led to the large deviation between the open-loop reference trajectory and the actual process. In the upper layer, the variant time scale based control vector parametric methods (VTS-CVP) was used for dynamic optimization of transition reference trajectory, while nonlinear model predictive controller (NMPC) based on closed-loop subspace and piece-wise linear (SSARX-PWL) model in the lower layer was tracking to the reference trajectory from the upper layer for overcoming high-frequency disturbances. Besides, mechanism about trajectory deviation detection and optimal trajectory updating onlinewere introduced to ensure a smooth transition for the entire process. The proposed method was validated with the real data from an industrial double-loop propylene polymerization reaction process with developed dynamic mechanismmathematicalmodel.     

Influence of pH on the crystal structure of NiMoO4 nanomaterials and their supercapacitor performances

Three types of NiMoO₄ nanomaterials with different morphologies and crystal structures were synthesized by regulating the pH value of the precursor solutions. The corresponding electrochemical performances were also systematically measured. Very interestingly, with increasing of the pH value, the morphologies of NiMoO₄ nanomaterials changed from nanorods to nanosheets, and eventually became to nanoparticles. The NiO/MoO₃ (NiMo-7) sample, prepared at the pH of 7 in the precursor solution, exhibited highly interconnected porous structure, demonstrating much higher specific surface area and enhanced specific capacitance (1516 F/g) at 1 A/g. The assembled asymmetric supercapacitor NiMo-7//AC also delivered a high energy density of 50.13 Wh/kg at 749.9 W/kg and good cyclic stability with a capacity retention of 76% after 5000 cycles at 10 A/g. These results indicated that the NiMo-7 electrode has a very promising application prospect in electrochemical energy storage.     

锌负极材料手性多孔磷酸锌钠的 制备及其电化学性能研究

采用固相法制备手性磷酸锌钠,通过XRD和TEM对所制样品做了表征。结果表明,产物属六方晶系P6122空间群,且具有多孔结构。电化学方法测试表明,手性多孔磷酸锌钠具有良好的电化学反应活性,多次循环后氧化还原峰基本重合,其放电中值电压随着循环次数的增加而提高,经过100次充放电循环其比容量稳定在 170 mA·h/g左右。其良好的电化学稳定性主要得益于磷酸锌钠的多孔结构,提高了电极反应的有效面积,降低了电极极化。     

分级多孔炭的制备及其电化学性能研究

以间苯二酚和甲醛为前驱体,原位合成的Mg(OH)2为模板剂,KOH作为催化剂、沉淀剂、活化剂,一步法合成具有小/中/大孔的分级多孔炭。使用扫描电镜、透射电镜、氮气吸附、X射线衍射对样品的结构进行表征。通过恒流充放电、循环伏安、电化学阻抗谱,测试样品在1mol/L的(C2H5)4NBF4/碳酸丙烯酯(Propylene carbonatePC)电解液中的电化学性能。结果表明,随着KOH对间苯二酚用量的增加,材料的比表面积和孔容先增大后减小,其最大值分别为1300m2/g和0.89cm3/g。该材料具有良好的容量性能和功率性能,在电流密度0.1A/g时,最高质量比电容可以达到116F/g;当电流密度增大到5A/g时,电容保持率为78%。     

SOFC内部重整反应与电化学反应耦合机理

以经过预重整反应的混合气为原料的固体氧化物燃料电池（SOFC）内部,甲烷蒸气重整反应与电化学反应同时发生在阳极多孔介质中,二者受到不同的操作与设计参数的影响,对电池总体性能起着决定性作用。编制了三维数值模拟程序,对由多孔阳极层、气体流动管道、固体支撑平板构成的单个复合管道进行了研究。结果显示：重整反应主要发生在多孔材料靠近流动管道的薄层内,只有靠近管道入口处才能在较深处进行;电化学反应发生在多孔层与电解质的交界面处;重整反应生成的H2、CO扩散到多孔材料底部参加电化学反应;电化学反应生成的热量供重整反应使用。说明研究范围内,SOFC阳极复合通道具有较好的传热、传质性能,化学/电化学反应存在较好的耦合关系。     

供电子基取代联苯胺类共轭聚合物的光电性质及电化学性能

通过取代基修饰增强联苯胺单元供电子性,使其与缺电子的苯甲醛单元共聚,基于简单结构设计合成了一组具有给体-受体型结构的聚联苯胺基共轭聚合物聚物。采用H NMR、FT-IR,XRD对单体及聚合物进行了结构表征,表明各目标产物成功制得。通过Uv-vis、Uv-vis-DRS、循环伏安、计时电位、交流阻抗以及循环性能测试对各共聚物进行了光电性质及电化学性能测试。结果表明,引入甲氧基后制得的共轭聚合物P3分子链共轭程度较高,结晶性较佳,光学带隙E_g^opt为2.09 eV,该样品具有较高的HOMO及较低的LUMO值,分别为-5.15 eV和-3.06 eV,呈现更好的氧化还原性,相应地也表现出较佳的电化学电容特性。0.3 A/g时,P3恒流充放电首次放电比电容达1030 F/g,经700次循环仍保持在530 F/g。     

静电纺丝制备镍铁纳米纤维及其析氧性能

高效的析氧反应（OER）催化剂对于高效的能量储存和转换是必不可少的。本文采用静电纺丝法结合一步煅烧成功制备了镍铁合金/铁酸镍复合纳米纤维（NiFe/NiFe₂O₄）,通过调变煅烧气氛、温度、元素比例等条件并结合X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和电化学等测试手段对材料进行了相关表征与分析。其中电化学测试结果显示,该材料对碱性介质（1mol/L KOH）中析氧反应具有较高的电催化活性,最佳样品在电流密度达到10mA/cm²时所需过电位为380mV,并且在计时电位法测试10h后也表现出极佳的稳定性。     

高比容量镍氢电池的制备及电化学性能

Cylindrical nickel metal hydride （Ni-MH） battery with high specific volume capacity was prepared by using the oxyhydroxide Ni（OH）2 and AB5 type hydrogen storage alloy and adjusting the designing parameters of positive and negative electrodes. The oxyhydroxide Ni（OH）2 was synthesized by oxidizing spherical β-Ni（OH）2 with chemical method. The X-ray diffraction （XRD） patterns and the Fourier transform infrared （PT-IR） spectra indicated that 7-NiOOH was formed on the oxyhydroxide Ni（OH）2 powders, and some H2O molecules were inserted into their crystal lattice spacing. The battery capacity could not be improved when the oxyhydroxide Ni（OH）2 sample was directly used as the positive active materials. However, based on the conductance and residual capacity of the oxyhydroxide Ni（OH）2 powders, AA size Ni-MH battery with 2560 mA.h capacity and 407 W·h·L^-1 specific volume energy at 0.2C was obtained by using the commercial spherical β-Ni（OH）2 and AB5-type hydrogen-storage alloy powders as the active materials when 10% mass amount of the oxyhydroxide Ni（OH）2 with 2.50 valence was added to the positive active materials and subsequently the battery designing parameters were adjusted as well. The as-prepared battery showed 70% initial capacity after 80 cycles at 0.5C. The possibility for adjusting the capacity ratio of positive and negative electrodes from 1 ： 1.35 to 1 ： 1.22 was demonstrated preliminarily. It is considered the as-prepared battery can meet the requirement of some special portable electrical instruments.     

海藻酸钠水性粘结剂对石墨负极电化学性能的影响

应用循环伏安、恒电流充放电等电化学方法以及利用扫描电镜对循环后的电极进行分析,研究海藻酸钠水性粘结剂对石墨负极电化学嵌脱锂性质行为的影响。结果表明,海藻酸钠对石墨电极的初始充放电容量、库仑效率、倍率充放电性质以及电化学循环性能均有一定的影响。水性粘结剂对改善石墨电极的嵌脱锂循环方面具有较大的发展前景。