稻壳基活性炭电极材料制备及其电化学性能研究

以稻壳为原料,氢氧化钠为活化剂,制备活性炭.进一步将该活性炭作为电极材料,以氢氧化钾溶液为电解液,组装超级电容器.采用X射线衍射(XRD)、氮气吸附脱附(BET)、扫描电镜(SEM)等手段,分析了不同活化温度对活性炭的比表面积及孔结构的影响,并利用恒流充放电、循环伏安等方法研究了电容器的电化学性能.结果表明:800 ℃活化下活性炭的比表面积最佳,为2760 m2/g,孔结构发达.此条件下,在6 mol/L的KOH电解液中,活性炭电容器比电容达267.2 F/g,等效内阻仅2.2 Ω,倍率性能好.经过5000次循环后,其电容保持率仍有83.7%,表明该稻壳基活性炭电极具有优异的充放电可逆性和循环稳定性.     

中孔活性炭电极储电影响因素研究

选用树脂基中孔活性炭作为双电层电容器的电极材料 ,通过水蒸气活化提高活性炭的比表面积 .实验发现 ,随着活化时间的延长 ,活性炭收率降低 ,活化 2 h烧失率高达 73.5 % ,比表面积从原来的 761 m2 g增加到 1 480 m2 g.孔结构分析表明 ,随活化时间的延长 ,在 2 nm附近孔容分布强度增强 .活性炭电极的放电时间和比电容随活化时间的延长而增加 ,但增速变缓 ,活化 2 h活性炭的比电容最高为 1 85 .84F/ g,增加了 2 8.9% .     

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。     

双电层电容器用沥青焦基活性炭的制备工艺条件对其孔结构及电化学性能的影响

以沥青焦为原料，KOH为活化剂在不同的工艺条件下制备了双层电容器用活性炭电极材料。分别考察了活化剂用量、活化时间、以及加入Cu、Ni催化活化等工艺条件对活性炭孔结构及作为双电层电容器电极的电化学性能的影响。结果表明：在实验范围内增加KOH用量及活化时间，活性炭的比表面积和比电容增加，比电容最高达到247F／g。添加Cu、Ni催化活化后活性炭的比表面积及比电容增加，高功率放电性能明显改善。     

玉米芯电容炭的制备及其电化学性能

以玉米芯为原料,经Zn Cl_2一步活化法制备超级电容器用电容炭电极材料。采用低温N_2吸附、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)及X射线光电子能谱(XPS)等手段系统表征电容炭的微观结构及表面性质,并利用恒流充放电、循环伏安和漏电流等测试手段研究其在无机电解液体系(KOH)中的电化学性能。研究表明:在Zn Cl_2/玉米芯浸渍比为2:1、700℃的条件下活化1h可制备出比表面积为1340m~2/g、总孔容为1.135cm~3/g、中孔率高达97.7%的玉米芯电容炭。将其用作电极材料表现出良好的电化学特性,在50m A/g的电流密度下质量比电容为159F/g,2500m A/g电流密度下比电容仍可达137F/g,1000次循环后比电容保持率为92.5%,漏电流仅为1.9μA。结果表明:玉米芯电容炭具有良好的倍率特性和循环性能,是一种理想的电化学电容器用电极材料。     

紫菜衍生的氮掺杂分级多孔炭制备及其超级电容性能

紫菜不仅廉价易得，而且富含蛋白质。以紫菜为原料，提供炭源和氮源，先预炭化获得粗炭，再以KOH活化造孔实现氮掺杂分级多孔炭材料的制备。当KOH与粗炭比为2∶1时所获得的氮掺杂多孔炭材料(NDHPC-2)具有最丰富孔隙和最佳蜂窝状分级孔结构，其比表面积高达1975.2m²/g，介孔占比41.2%，掺氮原子含量4.3%。此外，电化学测试表明，三电极体系中NDHPC-2的最大比电容为185.4F/g，同时兼具良好倍率性能、库仑效率和循环稳定性。基于此炭材料，进一步组装了NDHPC-2//NDHPC-2对称超级电容器，单个器件最大能量密度为6.7Wh/kg，并依旧保持了出色的倍率性质、库仑效率和反复充放电稳定性。比如在10A/g高电流密度下连续充放电10000次，整个实验过程的库仑效率始终接近100%，电容损失亦几乎可忽略不计。无论三电极还是两电极体系，NDHPC-2多孔炭材料的超级电容性能均可媲美甚至超过许多已报道的生物质多孔炭材料的电化学表现，展现了较好的储能优势和实际应用潜能。     

分层纳米结构的钴酸镍/四氧化三钴复合电极的制备及其电化学性能研究

通过低温溶剂热和水热两步法成功制备出分层结构的NiCo_2O_4/Co_3O_4纳米片阵列,并均匀生长在泡沫镍基底上。电化学测试表明,这种纳米片阵列复合电极表现出优异的电容性能。在2 mA·cm~(-2)时,面积比电容高达6.05 F·cm~(-2),当电流密度提升至20 mA·cm~(-2),依然保持良好的倍率性能,经1500次恒流充放电之后电容保持率为93.8%。这种优异的性质与介孔、高比表面积的分层纳米片这一新颖的结构有密切关系。     

活性炭负载量对电极电容去离子性能的影响

增大电极比表面积是提高电容去离子效率的方法之一。通过研究活性炭负载量对电极比表面积的影响,探讨了一种提升炭电极电容去离子性能的有效方法。实验结果表明,增加活性炭负载量可有效提升电极比表面积,电极电容最高可达0.56 F/cm2,表现出较好的电容去离子性能。持续增加活性物质虽对电极内电阻影响较小,但不能进一步提高电极吸附表面,比电容急剧下降。优化电极孔隙结构是提升活性炭电极电吸附性能的有效方法。     

双峰分级多孔炭快速制备及其电化学性能研究

以乙酸钴为模板、柠檬酸为炭源,采用快速升降温工艺,一步模板炭化法制备出分级多孔炭。通过SEM、TEM、XPS、物理吸附等测试手段对多孔炭形貌和结构进行表征。结果显示,所得多孔炭具有典型的中孔-微孔分级孔结构,微孔集中在0.8nm,中孔集中在4 nm,比表面积达753~890 m2/g。采用三电极测试装置测试了所得分级多孔炭在6M KOH电解液中的电容性能,结果显示,随着处理温度的提高,所得分级多孔炭的电容和倍率性能均不断提高。700℃处理所得多孔炭在0.2 A/g电流密度下比电容达到144 F/g;在电流密度为5 A/g时比电容为102 F/g,电容保持率为71%,展现出较好的倍率性能。     

活化工艺对煤基活性炭结构及电容性能的影响

利用KOH活化工艺制备活性炭,通过正交实验得到最优工艺参数:褐煤粒度为0.075 0mm~0.150 0mm(过100目~200目筛),KOH与活性炭质量比为3∶1,活化温度为600℃,活化时间为1h.最佳工艺时样品的比表面积最大,为504.7m~2/g,石墨化程度低,比电容达107.7F/g,在2倍电流下比电容保持率达96.6%,在5倍电流下比电容保持率达93.8%,衰减较小,倍率性能良好.     

黑液木质素制备活性炭及其电化学性能研究

以造纸黑液中提取的木质素为原料,采用碳化-活化法制备活性炭并作为双电层电容器电极材料研究其电化学性能。考察了碳化温度与活化温度对活性炭电化学性能的影响,分析了其比表面积、孔径分布与比电容之间的关系。结果表明,以KOH为活化剂,活化剂与焦的质量比为1∶1、活化时间为1 h、碳化温度为600℃,活化温度为700℃制备的活性炭比电容达到最大,为158 F/g,其比表面积为948 m~2/g。经对比发现,在KOH水系电解液体系下,1~2 nm的微孔孔径分布情况对比电容值具有较显著的影响。此外,恒电流充放电、循环伏安、交流阻抗等电化学测试显示所制备的活性炭电极具有较好的双电层电容器性能。     

褐煤-玉米芯基活性炭在双电层电容器中的应用北大核心

以褐煤和玉米芯为原料,采用炭化活化法制备了不同原料质量比下的活性炭,对比分析了活性炭比表面积、孔径分布、表面官能团及电化学性能。结果表明,在褐煤与玉米芯原料质量比为3∶1时制得的活性炭性能最佳,比表面积可达1952.9 m^(2)·g^(-1),中孔率为10.1%。将其作为电极材料应用于双电层电容器,以3 mol·L^(-1)的KOH为电解液,在50 mA·g^(-1)电流密度下比电容可达347 F·g^(-1),电流密度达到2 A·g^(-1)时比电容仍保持在260 F·g^(-1)。在1 A·g^(-1)电流密度下循环1000次比电容保持率80.7%,呈现出良好的倍率性与循环稳定性。     

聚丙烯腈基多孔碳纳米纤维的制备及其结构与性能研究

以聚丙烯腈(PAN)为碳源,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为造孔剂,采用静电纺丝法制备出PAN/PVP复合纳米纤维,经水洗处理以及预氧化和碳化处理制备出PAN基多孔碳纳米纤维,采用扫描电镜、傅里叶变换红外光谱仪、差示扫描量热仪以及X射线衍射仪对碳化前后纤维的形貌和结构进行了表征,采用比表面和孔径分布分析仪、电化学工作站对多孔碳纳米纤维的比表面积、孔径分布及电化学性质进行了研究。结果表明:在预氧化和碳化处理过程中PAN基多孔纳米纤维的结构发生了变化,形成了碳碳键的环状结构;随着PVP含量的增加,多孔碳纳米纤维的比表面积增大,比电容增大;当加入PVP的质量分数为20%时,PAN基多孔碳纳米纤维的比表面积和孔体积可以达到216.684 m2/g和0.102 m3/g,扫描速率为5 m V/s的条件下其比电容可达154.36 F/g,电极电阻为3.64Ω。     

竹质中孔活性炭在双电层电容器中的应用研究

以毛竹废料为原料,采用磷酸活化法制备了具有较高比表面积又含有大量中孔的活性炭,根据77K氮气吸附等温线对其结构性质进行了表征,并以产品活性炭为电极材料组装双电层电容器,对其充放电性能进行了测试.实验结果表明:产品活性炭比表面积为1567m2/g,中孔体积为0.67cm3/g,中孔比例达47.18%.以该活性炭为电极材料的双电层电容器具有良好的充放电性能,既能以小电流长时间慢速充放电,又能以大电流短时间快速充放电,电极比电容达170F/g.在1000mA/g电流密度下,活性炭放电比电容为131F/g,比电容保持率为77%,功率特性良好.     

含杂原子多孔炭的制备及其超级电容性能北大核心

电极材料的比表面积、孔道结构及孔径分布、杂原子等都是影响超级电容性能的重要因素。本研究以间氨基苯酚为原料,与甲醛反应制备聚苯并噁嗪微球(APFs),经KOH活化处理并高温炭化后,得到能够用于超级电容器的含杂原子多孔炭。采用SEM、BET、XRD和XPS等对样品的形貌、比表面积、石墨化程度和表面官能团进行测定,并借助循环伏安法、恒电流充放电测试法和交流阻抗法对样品的电化学性能进行探究。结果表明,所制备的CAPFs-700-2材料具有丰富的孔道结构,且比表面积高达3188 m^(2)/g。此外,CAPFs-700-2表现出优异的超级电容性能,在电流密度为0.5 A/g时其比电容达到228 F/g,在5000次循环后其比电容保持率仍为90.2%,表现出良好的倍率性能和循环稳定性。     

碳化钙基炭材料的制备及其在超级电容器中的应用

以电石(CaC_2)为碳源,通过氧化法合成炭材料(CM),并用氢氧化钾(KOH)进一步活化,制得具有微观细孔结构的活化炭材料(ACM)。利用XRD、Raman、FT-IR测试了CM的结构。利用FESEM、BET、循环伏安法(CV)和恒流充放电(GCD)探究了活化对炭材料结构、形貌和电容性能的影响。结果表明,氧化法制得的CM具有一定程度的石墨化,同时表面发生了部分氧化。活化后炭材料表面呈疏松状,比表面积和总孔容均变大,当活化炭碱比(R_(CM/KOH))为0. 5时,比表面积为1 114. 3 m~2/g,总孔容达到0. 35 cm~3/g。炭碱比活化的炭材料ACM_(0. 5)电极在0. 64 mol/L的K_2SO_4电解质溶液中,电流密度为0. 5 A/g时,比电容达165. 47 F/g,可作为超级电容器的电极材料。     

基于壳聚糖多孔碳的制备及电容性能研究

以壳聚糖为碳源和氮源,采用预碳化处理和KOH活化两步法制备了壳聚糖多孔碳材料,考察了活化剂KOH用量对电极材料形貌、结构以及电容性能的影响。结果表明:当KOH与预碳化壳聚糖质量比为0.6∶1时,制备的多孔碳材料KOH-CTS-0.6具有最优的电化学性能。KOH-CTS-0.6具有大比表面积(1 348 m~2·g~(-1)),含有丰富的N、O元素(2.9%N和7.4%O)。在电流密度为0.5 A·g~(-1)时,KOH-CTS-0.6的比电容为235.2 F·g~(-1),显示出优秀的倍率能力;在电流密度为10 A·g~(-1)的大电流时,其比电容依然高达178.6 F·g~(-1)。此外,该材料还具有良好的循环稳定性,500次循环后比电容保持率为94%。     

亚麻废料活性炭的吸附能力和制备方法优化

文中主要探讨以亚麻废料制备活性炭的可行性。通过碳化和CO_2活化两个步骤制得的亚麻废料活性炭有很高的比表面积和总孔容积,说明材料多孔性较好。碳化过程能有效提高亚麻废料的碳含量,并形成一定的微孔。而CO_2活化则可以进一步提高活性炭的孔隙率,最终形成多孔材料。对活性炭最终得率、比表面积和孔容等进行综合分析比较,得出最佳的碳化温度为500℃,碳化时间为60 min,活化温度为800℃,活化时间为60 min。制得的活性炭基本为粉末状。对活性炭的重金属和有机物吸附性能比较则进一步表明,该活性炭吸附效果良好。     

活化温度对酚醛基活性炭纤维的孔结构和电化学性能的影响

从酚醛纤维出发,经过炭化和KOH活化制备了酚醛基活性炭纤维（PACF）,并对不同温度下活化样品的比表面积、孔结构以及所制备的双电层电容器（EDLC）的电化学性能之间的关系进行了探讨。氮气（77K）吸附法测定PACF活性炭纤维的孔结构和比表面积;采用循环伏安、交流阻抗、恒流充放电等测试对超级电容器的电化学性能进行了测试。结果表明：900℃是KOH活化酚醛纤维制备用于EDLC电极材料的最佳活化温度,该温度下活化样品具有最佳的循环性,稳定性和较小的内阻,比表面积为2311m^2·g^-1和比电容264．IF·g^-1（充放电电流为1000mA·g^-1）。PACF系列样品均呈现出典型的微孔炭的特征,不同活化温度下制备的PACF,虽然表现出不同的比表面积和比电容,但是其整体孔径分布范围基本相同,都在0.5nm～3．0nm之间。随活化温度的升高,样品的电容性能和功率特性越来越好,内阻也随活化温度的升高而降低。     

孔隙发达竹质活性炭的制备及其电化学性能

以毛竹废料为原料采用磷酸活化法制备了孔隙发达的活性炭,根据77 K氮气吸附等温线对其结构性质进行了表征.以具有最高比表面积的活性炭为电极材料组装双电层电容器,测试了其充放电性质和循环伏安特性.实验结果表明:在实验考察范围内,活化所得产品具有较高比表面积(1485～2127 m2/g)并含有大量中孔,中孔体积为0.43～0.67 cm3/g,活性炭总孔容最高达1.53 cm3/g.以活性炭为电极材料的双电层电容器具有良好的充放电性能和功率特性,电极比电容达197 F/g.