K_2CO_3活化废弃纤维板制备含氮活性炭双电层电极(英文)

以废弃中密度纤维板为原料,通过K2CO3活化制备活性炭双电层电容器电极。探讨炭化温度(500℃)、碱炭比(K2CO3与炭化物的不同质量比,即2.5、3、3.5和4)、活化温度(800℃)和活化时间(1 h)对电极电化学性能的影响,并对活性炭进行表面化学结构、孔隙性质和电化学性能进行表征。结果表明,经炭化和活化作用,所得活性炭均含有氮元素,含氮质量分数为0.93%~2.86%。在不同质量活化剂K2CO3的作用下,所得活性炭BET比表面积分别为569~1027 m2/g,不同比表面积活性炭作电极经测试得到不同质量比电容,所得比电容为147~223F/g。另外,当碱炭比为3.5时,所得活性炭电极的质量比电容和电化学性能最佳,归因于此条件下所制活性炭具有高比表面积和大的孔隙,并含有含氮官能团。     

基于煤萃取物的类石墨状多孔炭的制备及其电容性能研究

以褐煤萃取物为炭前驱体, MgO为阻隔剂, KOH为活化剂, 在800℃惰性气氛下制备出类石墨状多孔炭材料。对该多孔炭材料进行了红外(FTIR)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和拉曼(Raman)表征。以活化前和活化后多孔炭为电极材料, 利用循环伏安、恒电流充放电、交流阻抗对其进行了电化学电容性能评价和比较。结果表明: 活化后炭材料呈现多孔的薄膜状, 比表面积高达1396 m²/g, 而活化前炭材料比表面积仅为138.4 m²/g。当电流密度为1 A/g和4 A/g时, 活化后炭材料比电容分别为533 F/g和390 F/g; 而活化前炭材料对应的比电容为366 F/g和198 F/g。在电流密度为5 A/g下循环8000圈后, 活化前后炭材料的电容保持率分别为72.5%和89.6%。可见, 经过KOH活化后的炭材料比电容和电化学稳定性有了显著提高。该研究证明阻隔剂和活化剂的使用, 能够获得高度柔性的高电容性能的类石墨状多孔炭。     

丝瓜络基活性炭电极材料的制备及其电化学性能表征

以丝瓜络作为前驱体,KOH为活化剂,在不同温度下炭化、活化制备活性炭,并将其作为超级电容器电极材料。采用N2吸附及电化学测试对活性炭的孔结构和电化学性能进行了表征,研究了炭化温度、碱炭比对活性炭电极材料孔结构和电化学性能的影响。结果表明:丝瓜络经过一步炭化即可制备出电化学性能优异的炭材料,经过KOH活化后比电容明显增加,在碱炭比为2时制备活性炭的比表面积、总孔容分别达到1549m2/g和0.901cm3/g,比电容达到228F/g,是未活化炭化物比电容的2.5倍,是一种理想的电极材料。活性炭作为电极材料,其比表面积存在一个最佳值,孔的容积、大小和形状对电解质离子的储存、扩散有着重要作用,对电化学性能有很大影响。     

活化方式对有序介孔炭孔结构及电化学性能的影响

采用软模板法合成有序介孔炭(OMC),并通过不同的活化方式对OMC进行活化处理,以制备出具有较高比表面积的微/介孔炭材料。利用小角X射线衍射、氮气吸附、扫描及透射电镜对活化前后介孔炭的孔结构进行表征;循环伏安、恒流充放电、交流阻抗等方法测试其电化学性能。探讨不同活化方式对介孔炭孔结构和电化学性能的影响。结果表明:高温活化在保持介孔炭的有序性及其二维六角结构的基础上,在其孔隙结构中形成了大量微孔结构,有效地提高了介孔炭的孔体积及比表面积,比表面积由674 m~2/g提高到2 404 m~2/g,孔体积由0.98 cm~3/g提高到2.24 cm~3/g,并进一步提高了介孔炭的电化学性能,在500 mA/g电流密度下,其比电容可达175 F/g。活化方式对活化后的介孔炭的孔结构及电化学性能有很大的影响。     

RF炭气凝胶孔结构的控制及其电化学性能研究

考察了在以间苯二酚(R)和甲醛(F)为原料,碳酸钠(C)为碱性催化剂,通过溶胶.凝胶过程和常压干燥方法制备RF炭气凝胶过程中CO2活化对炭气凝胶孔结构的影响,并通过恒流充放电和循环伏安法测试其电化学性能.结果表明:CO2活化可明显提高炭气凝胶BET比表面积(SBET)和孔容(Vtotal).RF炭气凝胶在900℃下活化3h,SBET从未活化时的633m2/g提高到1271m2/g;相应的电化学测试结果表明,以1mA/cm2的电流充放电,其比电容可从未活化样的81F/g增加到172F/g;以30mA/cm2的电流进行充放电试验,活化样的比电容仍可达到131 F/g.     

胡萝卜基分级多孔炭材料的制备及电化学性能研究

以胡萝卜为炭源,采用KOH对胡萝卜炭进行活化,制备出具有高比电容的分级多孔炭材料。利用SEM、X射线衍射分析、低温氮气吸脱附等手段对制备的材料进行形貌及结构分析,结果表明,不同碱炭比会造成炭材料不同程度的结构变化,在碱炭比为2∶1时,所制备的炭材料孔隙结构分布最佳,比表面积高达3 111.45 m²/g,总孔容为1.51 m³/g。循环伏安(CV)、恒流充放电(GCD)等电化学测试表明,在最佳活化条件下制备的胡萝卜基多孔炭材料制成的电极在6 mol/L KOH电解液、0.5 A/g电流密度条件下比电容为486 F/g,表明材料具有良好的电容性能;当电流密度提升20倍时,电容量保留为原来的86%,表明材料具有良好的倍率性能;10 A/g电流密度下经8 000次循环后,电容保持率为97.3%,表明材料具有良好的稳定性。胡萝卜基多孔炭材料制成的电极片所组装的水系超级电容器器件能量密度可达14.67 Wh/kg,功率密度为1 000 W/kg。     

富勒烯烟灰萃余物的二氧化碳活化及其电化学性能

以富勒烯烟灰萃余物(DFS)为前驱体,CO2为活化剂,制备出高比表面积纳米级颗粒炭(ADFS)。采用TEM、XRD、氮气吸附技术对材料进行结构表征。研究产品作为电化学电容器电极材料的性能,考察制备工艺及条件对材料性能的影响。结果表明:活化温度和时间是影响产品比表面积和孔结构的主要因素。ADFS作为电化学电容器电极材料表现出理想的双电层性能和优异的快速充放电性能:经1173K,CO2活化2h的样品,在400mV·s-1扫描速率下,循环伏安曲线依然表现为准矩形特性,在4 A·g-1的电流密度下材料的质量比电容为126 F·g-1。     

炭前驱体对活性炭孔结构和电化学性能的影响

分别以毛竹和石油焦为炭前驱体,采用KOH活化法制备超级电容器用高比表面积活性炭材料,考察了碱/炭比对不同炭前驱体所制得的活性炭的孔结构、吸附性能和电容性能的影响。结果表明,在相同的碱/炭比下,竹基活性炭孔径2nm的微孔较发达,而石油焦基活性炭孔径在2～50nm的中孔率较高。在适宜的工艺条件下,以毛竹为炭前驱体可制得比表面积为2610.7m2/g,比电容为206F/g的活性炭材料;以石油焦为炭前驱体可制得比表面积为2597.9m2/g,比电容为213F/g的活性炭材料。     

玉米芯活性炭的制备及其电化学性能研究

以玉米芯为原料,采用KOH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、交流阻抗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。研究了脱灰对玉米芯活性炭孔结构及其电化学性能的影响。结果表明,在碱炭比3∶1、活化温度为800℃、活化时间为1h的条件下,可以制备出比表面积为2019m2/g、总孔容为1.084cm3/g、中孔率为15.6%的高比表面积活性炭。玉米芯经脱灰处理可以显著改善其所制活性炭的孔隙发达程度和中孔分布,脱灰玉米芯活性炭的比表面积、总孔容及中孔率分别可达2311 m2/g、1.246cm3/g和26.0%。玉米芯活性炭电极材料在3mol/L KOH的电解液中具有良好的电化学性能,其比电容量可达253F/g。脱灰玉米芯活性炭电极的比电容量更高(可达278F/g),比电容提高9.9%,且内阻更小。     

超高比表面积活性炭的制备与表征

以无患子残渣为原料,KOH与K2CO3作为活化剂,采用微波炭化和活化两步法制备超高比表面积活性炭,通过正交实验优化活性炭的制备工艺,探讨了碱炭比、活化温度和活化时间对活性炭吸附亚甲基蓝吸附值的影响。利用N2吸脱附实验、XRD、FT-IR等实验技术,对制备的活性炭结构与性能进行了表征。结果表明,在碱炭质量比为4∶1、活化温度800℃、活化时间30 min的条件下,所制备的活性炭对亚甲基蓝吸附值为595 mg/g,BET比表面积为3 479 m2/g,吸附累积总孔容达1.8262 cm3/g,平均孔径为2.0997 nm。