硼掺杂金刚石薄膜电极电化学特性的研究

本文用未经任何表面处理的硼掺杂金刚石薄膜为电极材料，采用循环伏安法和计时电流法检测含Ｋ３Ｆｅ（ＣＮ）６的ＫＣｌ和ＨＣｌ－ＫＣｌ溶液的响应电流，对电极的基本特性，如响应时间，稳定性等进行了研究；同坟也对溶液ｐＨ值变化与因而造成的响应电流变化进行了研究。从与玻碳电极比较的角度出发，分别在含汞的酸性ＫＣｌ－ＨＮＯ３和中性ＫＣｌ体系中，在一定电位下预富集铅，而后用阳极扫描法检测Ｐｂ－Ｈｇ的溶出峰电流，对金     

模板法煤沥青基中孔炭的制备及其电化学性能

以煤沥青质为碳源,气相法二氧化硅为模板,制备中孔炭(Mesoporous carbon,MC),通过CO2活化调变其表面结构.用TEM、N2吸附、电化学工作站及Land电池测试系统等对产品炭的微观结构及电化学性能进行研究.结果表明:在活化温度900℃、CO2气流量100mL/min条件下,随着活化时间的增加,炭产品的BET比表面积、微孔孔容均呈增加趋势.在活化时间为150min时,产品炭的BET比表面积可达1 360m2/g,比活化前的比表面积提高了约88%.产品炭作为超级电容器电极材料表现出良好的电化学性能,活化时间为120min的样品,在1000mA/g的电流密度下,材料的质量比电容为135F/g,10000次充放电循环后,比电容值保持率高达93%.     

利用线性酚醛树脂制备有序介孔碳

三嵌段共聚物F127为模板剂,线性酚醛树脂为碳前驱体,采用溶剂挥发诱导有机-有机自组装法(EI-SA)制备了具有二维六方结构的有序介孔碳。利用FT-IR、XRD、TEM、N2吸附/脱附等方法对有序介孔碳的结构进行了表征,研究了不同焙烧温度和模板剂用量对有序介孔碳结构的影响。结果表明,当模板剂的用量一定时,有序介孔碳的孔径、孔容和孔壁厚度都随着焙烧温度的升高而降低,但比表面积却随着微孔含量的增加而增大。随着模板剂用量的增加,介孔碳的有序性降低。有序介孔碳PF-2-500的比表面积、孔径、孔容、孔壁厚度和微孔比表面积比分别为583.82m2/g、3.05nm、0.31cm3/g、3.40nm和361.18m2/g,而有序介孔碳PF-1-500的比表面积、孔径和孔容相对于PF-2-500有所提高,分别为647.79m2/g、3.44nm和0.41cm3/g,但微孔比表面积和孔壁厚度分别降低为309.46m2/g和3.35nm。     

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。     

柚子皮基层次孔炭的制备及电化学性能

以柚子皮水热炭为前驱体,KOH为活化剂,800℃活化制备层次孔炭电极材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、N2吸附法对活性炭的表面形貌和孔结构进行了表征,并评价了其在无机电解液体系(3mol/L KOH)中的电化学性能。结果表明,碱碳比为1∶1时制备的活性炭呈蜂窝状结构,其比表面积、总孔容分别达到1421 m2/g和0.7626cm3/g,相应的电极材料具有典型的双电层电容特性,质量比电容和体积比电容分别达到226F/g和250F/cm3(电极片密度为1.1g/cm3),1000次循环之后电容保持率达到91.45%。与柚子皮直接活化制备的电极材料相比,质量比电容和体积比电容分别增加了31.40%和37.36%。     

聚酰亚胺基氮掺杂碳电极材料的制备及电化学性能研究

由于氮掺杂多孔碳材料不仅保留原有材料的高比表面积、高孔隙率和发达的孔道结构等优势,还兼具杂原子良好的润湿性能和导电性,被广泛应用于超级电容器电极材料的研究。以均苯四甲酸二酐(PMDA)和4,4′-二氨基二苯醚(ODA)为原料,通过水热法,在高温高压的条件下,分子链进行“自上而下”的折叠,形成三维纳米微球结构。借助对纳米球的高温热解,使氮元素保留在碳材料中,得到含有大量微孔和介孔结构的掺杂氮碳微球。当碳化温度达到800℃时,PI碳球具有709.39m²/g的高比表面积和良好的氮掺杂率,很大程度上提高了此类电极材料的比电容和润湿性能。电化学测试表明,当扫描速率为0.5A/g时,电极材料能够达到253.6F/g的比电容,且在电流密度达到10A/g时,电极材料的电容保持率为59.6%。同时,在循环10000次后,比电容保持率出现涨幅达到105%,具有优异的循环稳定性。综上,通过自组装和氮掺杂的有效结合,制备的3D氮掺杂多孔碳微球具有理想的电化学性能,为制备超级电容器电极材料提供了一种可供参考的工艺。     

锰掺杂α-Ni(OH)2的合成及其电化学性能

以硫酸镍和硫酸锰为原料、聚乙二醇为结构导向剂,采用化学共沉淀的方法制备了纳米片状的锰掺杂氢氧化镍.用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)对样品的结构和形貌进行了表征;用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和热重分析(TG)手段对样品的成分进行了测定;用循环伏安、恒电流充放电等测试方法对其电化学性能进行研究.研究结果表明,采用该方法制备的样品,其电化学性能随锰含量的增加而变化;锰含量为30%时性能最佳,其比容量可达330mAh/g,有望成为Ni/MH电池的正极材料.     

V2O5/RGO复合材料的制备及其电化学性能研究

采用层层自组装法制备了五氧化二钒/还原氧化石墨烯(V_2O_5/RGO)复合材料。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)对样品的结构及形貌进行了表征,采用三电极体系测试了V_2O_5/RGO复合材料的比电容量、循环稳定性、充放电性能。结果表明,所制备的V_2O_5/RGO复合材料呈层状结构,V_2O_5和RGO的层间距分别为1.2990nm和0.9019nm,较大的层间距有利于Li~+在纳米片间迁移;当V_2O_5与氧化石墨烯(GO)的投料比为2∶1时,在0.5mol/L的Li_2SO_4电解液中,复合材料的比容量为552.04F/g,经过500次循环后,比容量保持率为87.02%。     

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。     

Preparation and electrochemical hydrogen storage of mesoporous carbons by degradation of polyethylene in supercritical water

Mesoporous carbons were prepared by treating waste polyethylene film in supercritical water at 550 °C. High-resolution transmission electron microscopy images reveal that the pore wall has a thickness of 3–4 nm and is composed of discontinuous graphitic layers, which are parallel to the tangent direction of the mesopore. Electrochemical measurements show the discharging capacity of mesoporous carbon is up to 348 mAh/g (corresponding to 1.3 wt% hydrogen storage). When temperature is lower than 450 °C, only carbon nanofibers were obtained; on the other hand, if reaction temperature is higher than 650 °C, carbon nanotubes are the main products. The possible conversion mechanism from polyethylene to mesoporous carbons and other carbon materials is tentatively discussed.     

基于柠檬酸铁的介孔碳材料的制备及电化学研究

以柠檬酸铁为原料,采用直接碳化法,制备出介孔碳材料。通过SEM和TEM对其形貌进行分析,发现样品具有大量的孔道结构。N2吸附测试表明,所制备介孔碳MCs-800的比表面积高达1 918m2/g。采用TG技术研究了柠檬酸铁在氮气气氛中的热解过程。并用循环伏安法和恒电流充放电法进行电化学测试。测试表明,以柠檬酸铁为原料碳化所得的介孔碳的循环伏安图形接近矩形,在恒电流充放电过程中发现样品在不同的电流密度下均呈现出较规则的三角形,且阳极和阴极过程基本对称,表明样品具有良好的电化学稳定性和可逆性。     

模板法合成中孔炭材料

在综合分析无机模板法和有机模板法的基础上,提出矿物模板法和复合模板法是制备中孔炭的有效方法.矿物模板法原料价格低廉、来源广泛.复合模板法综合了软模板和硬模板的优点,能够拓展中孔炭的结构、性能和应用领域.以矿物模板制备的炭材料具有良好的电学、医学性能等,有望获得良好性价比的中孔炭材料.     

化学沉淀法制备S-FeS/介孔碳复合材料及其电化学性能

为提高锂硫电池的循环性能,采用化学沉淀法制备了负载有FeS的介孔碳(MC)复合材料FeS/MC,通过热复合获得了负载S的MC复合材料S/MC和负载S、FeS的MC复合材料S-FeS/MC。FeS/MC的SEM照片表明,FeS可充填MC表面的孔洞。N2吸脱附等温线表明,负载FeS后,MC的比表面积大幅下降,但平均孔径增大。XRD谱图表明,当负载FeS的含量达到20wt%时,出现了Fe3S4晶相。电化学性能测试结果表明:负载于MC中的FeS本身没有电化学活性,但它对多硫离子的氧化还原过程有催化作用,提高了电极的可逆性;S-FeS/MC的二次放电比容量保持率高于S/MC的比容量保持率,表现出较轻的"飞梭效应";S-FeS/MC的二次放电比容量为1 108.8mA·h/g,50次循环容量保持率为43.7%,高于S/MC的容量保持率,表现出较好的循环性能。     

不同结构中孔炭材料的制备和热稳定性研究

利用溶剂挥发自组装的方法制备了2种不同孔结构中孔炭材料。低温N2吸脱附、SAXS、HRSEM和TEM测试表明,所制备的材料分别具有柱状结构和墨水瓶状的中孔结构。考察了不同炭化温度对2种结构中孔炭的影响,结果表明柱状结构的中孔炭材料具有较好的热稳定性。     

印刻法制备中间相沥青基中孔炭

用中间相沥青作碳源,硅胶水溶液作造孔剂,采用胶体印刻法制得一系列中孔碳。实验发现当适量纳米级硅源添加到中间相沥青中,会在彼此颗粒间形成一定的纳米孔道,从而导致中间相沥青在炭化过程中没有沥青由固相向液相转化的过程。结果表明：碳硅比、印刻温度以及中间相沥青的基本物化性质都将对中孔碳的孔结构发生重要影响。且制得比表面积和孔容分别为482m2/g和1.62cm3/g的中孔碳。     

Preparation and electrochemical characteristics of mesoporous carbon spheres for supercapacitors

Mesoporous carbon spheres serving as electrode materials for supercapacitors were synthesized by a facile polymerization-induced colloid aggregation method using melamines as a carbon precursor and commercial colloidal silica as a silica source for hard template. After the carbonization of as-formed resins-template composites at 1000 °C and the removal of the silica template by hydrofluoric acid, the resulting mesoporous carbon spheres with a diameter size of ∼5 μm, specific surface area (up to 1280 m²/g) and uniform pore size as large as 30 nm could be obtained. Due to the enriched nitrogen content and the large pore size of the mesoporous carbon spheres affecting the surface wettability, resistance, and ion diffusion process in the pores, the mesoporous carbon spheres showed a high specific capacitance of 196 F/g in 5 mol/l H₂SO₄ electrolytes at a discharge current density of 1 A/g.     

Preparation, characterization, and electrochemical application of mesoporous copper oxide

Mesoporous CuO was successfully synthesized via thermal decomposition of CuC₂O₄ precursors. These products had ring-like morphology, which was made up of nanoparticles with the average diameter of 40 nm. The electrochemical experiments showed that the mesoporous CuO decreased the overvoltage of the electrode and increased electron transference in the measurement of dopamine.