氧化铋掺杂纳米二氧化锰/活性炭复合电极

首次应用机械振动研磨法在室温条件制备纳米活性炭电极材料,经过30 min研磨后,得到了粒度分布在30～50 nm之间的纳米活性炭（nm-AC）,研究表明,这种纳米活性炭的结晶性得到了明显增强和改善,且孔径分布更趋于合理。并用溶胶-凝胶方法合成了掺杂氧化铋的纳米二氧化锰（nm-Bi-MnO ₂）,将其与制备的纳米活性炭制成超级电容器所需的复合电极材料。与10%二氧化锰复合的纳米活性炭电极具有最佳的充放电性能,尤其是在掺杂氧化铋的情况下比电容能量达到308 F·g^-1,且随着电流增大没有显著的衰减。与此同时,用机械振动研磨法将二氧化锰与活性炭的混合物进行研磨改性,电化学分析表明,经机械振动研磨改性的二氧化锰的比电容相对较大,具有进一步提高电极材料性能的潜力。     

活性炭/二氧化锰纳米复合材料的合成及超级电容性能

以商业活性炭为载体,通过硝酸表面改性活性炭,引入含氧官能团,为棒状二氧化锰(MnO2)和活性炭的结合提供桥梁。采用化学沉淀法在炭表面反应生成纳米结构的棒状二氧化锰,制备二氧化锰/改性活性炭(MnO2/OAC)复合电极材料。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对其结构进行表征;采用循环伏安法、恒流充放电对其电化学性能进行研究。结果表明,生成的MnO2均匀地负载在碳的表面,颗粒的直径在20~50nm;在1mol/L的Na2SO4电解液中,MnO2/OAC6复合电极材料体现了极佳的比电容,达到369.7F/g。材料优异的电化学性能归功于活性炭发达的孔隙结构和MnO2提供的法拉第电容。     

活性炭/二氧化锰纳米复合材料的合成及超级电容性能

以商业活性炭为载体,通过硝酸表面改性活性炭,引入含氧官能团,为棒状二氧化锰(MnO2)和活性炭的结合提供桥梁。采用化学沉淀法在炭表面反应生成纳米结构的棒状二氧化锰,制备二氧化锰/改性活性炭(MnO2/OAC)复合电极材料。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对其结构进行表征;采用循环伏安法、恒流充放电对其电化学性能进行研究。结果表明,生成的MnO2均匀地负载在碳的表面,颗粒的直径在20⁵0nm;在1mol/L的Na2SO4电解液中,MnO2/OAC6复合电极材料体现了极佳的比电容,达到369.7F/g。材料优异的电化学性能归功于活性炭发达的孔隙结构和MnO2提供的法拉第电容。     

橡胶木纤维素纳米纤丝/二氧化锰/碳纳米管柔性电极材料的制备及表征

以橡胶木为原料,通过化学处理得到橡胶木纯化纤维素(PCF),在此基础上通过高速剪切结合超声波处理制备得到纤维素纳米纤丝(CNF)。通过单相合成法制备二氧化锰(MnO₂)纳米片。以CNF为结构支撑体,MnO₂纳米片和碳纳米管(CNTs)作为活性电极物质,通过真空抽滤的方式制备CNF/MnO₂/CNTs柔性电极材料。采用多种手段对CNF、MnO₂以及电极材料的结构性能进行表征,并测试了电极材料的电化学性能。结构性能表征结果表明：CNF的直径为3~10 nm,具有大的长径比,是很好的结构支撑体,CNF为纤维素Ⅰ型结构;MnO₂纳米片为片层花瓣状结构,晶型为δ型。电化学性能测试结果表明：在扫描速率为50 mV/s时电极材料的比电容值为78.45 F/g,在电流密度为0.1 A/g时的电极材料比电容值为97.02 F/g,在低频区时,交流阻抗(EIS)曲线的直线部分斜率较大,表明电极材料具有良好的电容特性,在200次充放电循环测试过程中,电极材料的电容保留率始终维持在99%左右,表明该电极材料具有良好的电化学性能并且具有一定的柔性变形能力,可用作超级电容器的电极材料。     

Cd(II)掺杂TiO2多孔纳米晶膜电极的表征及其光电化学行为

利用X射线粉末衍射法和原子力显微镜对镉掺杂的TiO2纳米晶膜电极作了表征,并用光电化学方法测定了该电极的光电化学行为.实验发现当镉的掺杂量低于15%时,镉与TiO2形成固熔体,掺杂量高时出现CdTiO3的独立相;随着镉含量的增加,纳米晶颗粒逐渐变大(粒径从10nm到20nm).镉含量的多少直接影响光电流的大小和符号,当Cd含量(相对于Ti的质量分数)为5%时光电流最大,外加电压为0.3V时光电流比纯TiO2多孔纳米晶膜电极高一倍以上;当Cd含量超过30%时出现p-n转换现象.     

纳米聚苯胺的微乳液法制备及电容性能研究

用微乳液法制备了纳米聚苯胺,并将其与活性炭混合制备聚苯胺／活性炭电极。用透射电镜对聚苯胺的形貌进行了表征,用循环伏安法及恒流充放电法对所制电极的电化学性能进行了研究。结果表明：纳米球形聚苯胺的粒径在30～40nm之间,所制得的电极比容为610．3F·g-1（0．5mol／LH2SO4）,显著高于纯活性炭电极的比容171．2F·g-1;在5mA·cm-2的充放电电流密度下,充放电1000次后比容为首次放电比容的71．3％;这表明纳米聚苯胺的加入能显著提高电极的电化学性能。用此组装的非对称型超级电容器的性能也优于用纯活性炭组装的对称型超级电容器,表明纳米聚苯胺是一种性能优异的超级电容器电极材料。     

纳米氧化钆/NBR复合材料的制备及其屏蔽性能研究

采用共沉淀法和喷雾干燥法相结合经高温煅烧制备纳米级氧化钆,通过与NBR共混制备纳米氧化钆/NBR复合材料,并对其形态结构和屏蔽性能进行分析研究。结果表明,采用共沉淀和喷雾干燥法相结合制备的纳米氧化钆粒子为立方晶型,粒径约为100nm;纳米氧化钆/NBR复合材料中的纳米氧化钆粒径为100～500nm,屏蔽性能在管电压为110kV时出现峰值。     

锌掺杂TiO2超微粉的溶胶-凝胶法制备及光催化性能研究

以钛酸四丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备了锌掺杂纳米TiO2光催化剂,探讨了锌掺杂对TiO2光催化活性的影响.用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)表征了产品的微观结构和晶相组成,用综合热分析仪对前驱体凝胶进行了差热分析;以亚甲基蓝为降解对象,考察了锌掺杂、掺杂浓度对TiO2光催化活性的影响.结果表明:锌掺杂对TiO2晶由锐钛矿型向金红石型的相转变有抑制作用,并能够提高纳米TiO2的光催化活性;锌掺杂量具有一个相对最佳比例,当掺杂量3%、热处理温度550℃时,用溶胶-凝胶法可得到粒径分布均匀、锐钛矿晶型含量高、具有较高光催化活性的锌掺杂纳米TiO2.     

木质素基活性炭氮掺杂改性及其电化学性能

以磷酸法木质素基活性炭为原料,三聚氰胺为氮源、KOH为活化剂,采用同步掺杂方式制备了氮掺杂活性炭(NAC)。通过BET、XRD、拉曼光谱和XPS表征手段测试了改性后活性炭的结构及其组分,并通过电化学表征手段,测试了其作为超级电容器电极材料在几种不同性质电解液中的性能,初步探究了电解液对电极材料电化学性能的影响机制。实验结果表明：改性后的活性炭具有丰富的孔结构,比表面积达到2 332 m²/g,微孔孔容为1.37 cm³/g,中孔孔容为0.74 cm³/g,平均孔径为2.79 nm,含氮元素7.5%,其中类石墨型氮(N-Q)结构达到34.6%。丰富的孔结构和氮含量大幅提升了活性炭的电化学性能,其在水系电解液中展现出了高比电容,在1 A/g的电流密度下比电容最高可达424 F/g;在有机系电解液中,尽管其在1 A/g的电流密度下比电容最高仅为87 F/g,由于其工作电压窗口更宽(0～2.5 V),因此具备了更高的能量密度。对结果进行分析,发现：活性炭电极材料在水系电解液中的性能主要受电解液水合离子半径影响,而在有机系电解液中...     

纳米二氧化锰超级电容器电极材料的制备及改性

采用溶胶-凝胶法制备了二氧化锰超级电容器电极材料.借助X射线衍射和扫描电镜等测试手段对其进行了物理结构表征.结果表明,产品为颗粒状的纳米α-二氧化锰,电极比容量为146 F/g.通过在煅烧过程中掺入不同质量比的氧化铝来考察氧化铝添加量对二氧化锰电极材料电容特性以及电容量的影响.实验结果表明,添加氧化铝后的二氧化锰电极材料比未添加的有较好的循环伏安特性,且当添加质量分数为1%时,电极比容量达到最大,为165 F/g,经过200次循环后容量仍保持在90%以上.     

MnO_x/RHA催化氧化NO制备工艺优化

以稻壳灰(RHA)为载体,采用等体积浸渍法制备了MnO_x/RHA催化剂,在常压固定床反应器上,考察了制备条件对MnO_x/RHA催化氧化NO活性的影响,采用XRD、SEM、EDX和XRF等方法对催化剂特征及制备条件的影响进行了分析。通过对催化剂特征的分析发现,MnO_x主要以无定形颗粒状负载在RHA内表面和断面上;除煅烧时间外,制备条件对催化剂活性有显著影响。通过对催化剂及RHA表面微观形貌和组分的分析发现,随着煅烧温度升高,RHA表面MnO_x颗粒尺寸增大,MnO_x晶体含量增加,当煅烧温度由200℃上升到650℃时,MnO_x颗粒粒径由0.1μm增大到1.0μm。随着灰化温度升高,RHA表面结构由平板状向疏松蜂窝状和细丝状转变。     

制备方法对低温NH_3-SCR脱硝催化剂MnO_x/TiO_2结构与性能的影响

采用浸渍法、沉积法以及共沉淀法制备了MnOx/TiO2催化剂。运用XRD、BET、FTIR、H2-TPR和总酸量等技术对催化剂进行了表征,发现以共沉淀法制备的MnOx/TiO2催化剂具有最大的比表面积、孔体积和总酸量,孔径分布最集中,MnOx可以在TiO2表面高度分散。NH3-SCR脱硝活性表明,共沉淀法制备的MnOx/TiO2催化剂脱硝活性最好,当Mn负载量为20%时,高空速(60000 h-1)下,催化剂于140℃时对NO去除率可达92.9%。     

Ni(OH)2/活性炭复合材料在超级电容器中的应用

用化学沉淀法在活性炭(AC)表面和微孔内掺杂不同量的氢氧化镍,制备了氢氧化镍-活性炭[Ni(OH)2-AC]复合材料. 用X射线衍射(XRD)和氮气吸附等温线等对活性炭和复合材料进行表征,结果表明,所制材料为b-Ni(OH)2-AC复合材料. 对不同掺杂量的b-Ni(OH)2-AC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,少量氢氧化镍掺入活性炭表面和微孔中,所得材料的比电容较活性炭有所提高,并具有良好的充放电性能;当氢氧化镍的掺入量为6%(w)时,所制备的超级电容器单电极表现出优良的电化学性能. 以活性炭电极作负极,复合材料作正极制成复合型超级电容器,循环性能测试发现,掺入6%(w)氢氧化镍的复合材料制成的Ni(OH)2-AC/AC复合型超级电容器比电容高达330.7 F/g,比活性炭(AC/AC)超级电容器比电容(245.6 F/g)提高了34.6%,且Ni(OH)2-AC/AC复合型超级电容器具有更好的循环充放电性能.     

Copper-doped mesoporous activated carbons as electrode material for electrochemical capacitors

Cu-doped activated carbon composites were prepared from phenolic resins by a doping method. The structure and specific capacitance of Cu-doped activated carbon composites were investigated using nitrogen gas adsorption and constant current cycling (CCC) methods. The pore size distributions of activated carbon-Cu series indicated that the doped Cu had no drastic effect on the structure of ACs. The percentage of copper in the composite electrode was less than 1 wt. %. It was found that the AC-Cu series had higher capacitance than that of activated carbons; even though their BET surface area was not larger than that of the AC ones. The Cu-doped activated carbon composite prepared by activating at 800 °C for 2 h had high capacitance (120 F g⁻¹) which was more than 25% than that of the ACs. XRD and TEM showed that copper existed in the form of oxidation state and the diameter of particles was under 100 nm.     

活性炭载碳化钨复合材料的制备及其对对硝基苯酚的电催化性能

以浓度为10%的偏钨酸铵溶液为前驱体、CH4/H2为还原碳化气氛,采用表面修饰技术和还原碳化技术制备了碳化钨(WC)/活性炭(C)复合材料。通过FT-IR、XRD、SEM等对制备的WC/C材料进行表征,结果表明,酸处理后的活性炭外表面大幅度增加了羟基和羰基,WC/C复合材料是由WC、W2C和C三相组成,碳化钨均匀地分散于活性炭表面,粒径约50～100nm。采用循环伏安法研究了碱性介质中WC/C-PME对对硝基苯酚的电还原行为,结果表明,该材料对对硝基苯酚的电催化活性优于WC和C,且WC/C材料在对硝基苯酚电还原过程中保持良好的化学稳定性。     

木质素纳米颗粒/天然纤维基活性碳纤维材料的制备及其电化学性能

以木质素纳米颗粒（LNPs）负载的天然纤维复合材料为研究对象,利用KOH活化的方法对其进行处理制备生物质基复合多孔活性碳纤维电极材料。随后在三电极体系中对合成的复合多孔活性碳纤维电极材料进行了电化学性能测试。研究表明,在0.5A/g的电流密度下,KOH活化的复合碳纤维电极材料的比电容为351.13F/g,远高于相同条件下未活化的复合碳纤维电极材料的比电容（7.88F/g）和未负载LNPs的天然纤维基活性碳纤维材料（306.50F/g）。而且在活化过程中,负载在纤维表面的LNPs会形成多孔的活性碳层结构,这会进一步提高复合活性碳纤维材料的循环稳定性,同时LNPs中丰富的羟基赋予复合材料额外的赝电容。在10A/g的电流密度下经过10000次循环后,复合活性碳纤维电极材料的电容保持率仍然为95%,高于未负载LNPs的活性碳纤维电极材料的电容保持率87%。结果表明,木质素纳米颗粒/天然纤维基活性碳纤维材料是一种理想的电极材料,本研究也为LNPs在生物质碳纤维作为储能电极材料的高值化应用提供了一条新途径。     

用过期切片面包制备环保超级电容器活性炭电极材料

考虑到世界上每天产生大量的过期面包等过期食品,以过期切片面包为原材料,经碳化、1 mol·L^-1 KOH活化并用稀盐酸中和及去离子水和乙醇洗涤后,制备了过期切片面包活性炭(EBAC)。对过期切片面包活性炭的表面形貌、物相结构、表面官能团、比表面积和孔径分布分别通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、氮气吸脱附(BET)进行了表征。在以3 mol·L^-1 KOH为电解液的三电极体系中,进行了活性炭电极材料的电化学性能测试。充放电曲线显示,在0.5 A·g^-1电流密度下,电极材料比电容达到352 F·g^-1;在5 A·g^-1的电流密度下循环1000次后,比电容保持在99.87%,展示出良好的循环稳定性。交流阻抗测试得到的Nyquist图和Bode图则近一步说明了过期切片面包活性炭具有良好的超级电容器性能。     

Facile synthesis of MnO/C anode materials for lithium-ion batteries

Cubic MnO with particle sizes of ∼200 nm and ∼600 nm was synthesized by decomposition of MnCO₃. The corresponding MnO/C composite was obtained by thermal treatment of mixture of MnCO₃ and sucrose. The structure and morphology of the products were investigated by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM). Electrochemical experiments showed that the as-prepared MnO/C exhibited promising electrochemical properties, and could potentially be used as anode material in lithium-ion batteries. MnO/C delivered a reversible capacity of about 470 mAh/g after cycling 50 times, when testing at 75 mA/g. The reversible capacity, when tested at 150, 375, 755 mA/g, reached 440, 320, 235 mAh/g, respectively. The good electrochemical performance was ascribed to the smaller particle size and the efficient carbon coating on MnO.     

体型酚醛树脂复合活性炭电极的制备及性能研究

采用添加体型酚醛树脂复合高比表面积活性炭，制备用于超级电容器的电极材料。通过低温氮气吸附考察了添加体型酚醛树脂对活性炭孔容和孔径分布的影响，实验表明复合活性炭的孔容和孔径加宽，有中孔存在。通过比较活性炭电极和复合电极的电化学性能，说明添加体型酚醛树脂可以显著降低原料成本，不用固化而提高了其电化学性能。