CNTs/PPy/MnO_2复合材料的制备及电容性能的研究

采用自组装法制备CNT/PPy/MnO_2三元复合材料,利用扫描电子显微镜、X射线衍射、红外光谱对其结构和形貌进行表征,通过循环伏安、恒流充放电及交流阻抗对其电化学电容性能进行了研究,并讨论了不同配比对复合材料的电化学性能的影响。结果表明:CNT/PPy/MnO_2三元复合材料在质量比为m(CNT)∶m(PPy)∶m(MnO_2)=45∶10∶45时,内阻小且具有良好的充放电可逆性,在1 mol/L的Na_2SO_4溶液中,以0.28 A/g电流密度放电时,比电容可达178 F/g。扫描500圈后,电容保持率仍在92%以上,表明具有良好的循环稳定性。     

氢氧化镍/氧化石墨烯复合电极材料的研究

通过化学沉淀法,将氧化石墨烯与硫酸镍、过硫酸铵、氨水反应,制备出Ni(OH)_2/GO复合材料。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对样品的结构和形貌进行表征,并使用循环伏安法(CV)、恒电流充放电法研究了样品的电化学性能。结果表明:Ni(OH)_2/GO复合材料呈现为大小不等的薄片状结构。作为电极材料,复合材料表现出优良的电化学性能,在1.0A/g的电流密度下,比电容达到476F/g,比纯Ni(OH)_2的比电容(387F/g)高出约20%。制备的Ni(OH)_2/GO复合电极材料适合作为超级电容器的电极材料。该方法提供了一种简单而温和的途径将氢氧化镍分散在氧化石墨烯的表面上,可用于能量存储和转换装置中其它金属氢氧化物/GO复合材料的制备。     

直接还原高锰酸钾制备CNT/MnO2复合材料

直接还原高锰酸钾(KMnO4)制备了碳纳米管(CNT)/MnO2复合材料。用XRD、SEM和TEM等对复合材料进行形貌和结构分析,发现MnO2均匀地包覆在CNT表面。循环伏安、恒流充放电测试表明,复合材料的比电容较高,循环性能良好,以1 A/g、20 A/g放电的比电容分别为200.3 F/g和120.8 F/g,第2 000次循环(20 A/g)时的电容保持率为94.7%。     

氧化石墨烯改性LiFePO4正极材料的电化学性能

采用球磨法制备不同氧化石墨烯添加量的LiFePO₄/GO复合材料,研究氧化石墨烯添加量对LiFePO₄正极锂离子电池性能的影响。通过XRD、SEM、FTIR、XPS和相关的电化学方法研究了材料的物理和电化学性能。结果表明,球磨法制备LiFePO₄/GO复合材料不改变LiFePO₄的物性,与纯LiFePO₄相比,LiFePO₄/GO复合材料表现出更好的高倍率性能和循环稳定性。其中LiFePO₄与GO质量比为100∶1.25时,GO-1.25混合材料在0.5 C放电倍率下循环100次后显示出154.9 mAh/g的放电比容量,其容量保持率为98.7%。     

有机化学合成法制备的CNT/PANI空心球复合材料

将碳纳米管(CNT)功能化后,包覆在模板Fe3O4表面,将接枝在CNT表面的苯胺单体聚合成聚苯胺(PANI),通过有机化学合成法制备了CNT/PANI复合材料。SEM、FT-IR分析结果表明,制备的复合材料厚度达0.2～0.5μm,依靠基团的聚合而成,为空心球结构。循环伏安、恒流充放电测试结果表明,在有机电解液中以0.1C循环,制备的复合材料的比电容可达185 F/g,高于同样条件下制备的纯PANI(65 F/g),且循环稳定性良好,循环200次的电容衰减率为5%。     

超声技术制备PANI/CNTs/NiO复合材料及其电容性能

采用超声技术以对甲苯磺酸为掺杂剂,过硫酸铵为氧化剂制备PANI/NiO/CNTs三元复合材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对材料的表面形貌和结构组成进行表征,通过循环伏安、恒流充放电及交流阻抗测试对电极材料的电化学电容性能进行研究。结果表明:PANI/NiO/CNTs三元复合材料改善了NiO电极材料的充放电可逆性和电容性。当质量比为m(PANI)∶m(NiO)∶m(CNTs)=80.5∶19.5∶2.7时,具有良好的充放电可逆性,在2 mol/L的KOH溶液中,以1.65 A/g电流密度放电时,比电容可达156 F/g     

电沉积电流密度对NiO/CNT复合电极的影响

采用电化学沉积法,以碳纳米管(CNT)为基体沉积Ni(OH)2,热处理制备NiO/CNT复合电极.采用XRD、SEM、TEM、循环伏安和恒流充放电,研究了电沉积电流密度对复合电极的影响.沉积电量为9 C时,随着电流密度的增加,NiO易沉积在电极表面,形成块体并阻塞离子通道,使复合电极的比电容下降.以1 mA/cm2制备的复合电极,以0.4 A/g、20.0 A/g充放电时,比电容分别为1 686 F/g和926 F/g.     

基于超级电容器的NiMnS/碳纤维复合电极

为了进一步提高超级电容器电极材料的比电容,同时保证其循环稳定性,采用快速电沉积法制备了 NiMnS/碳纤维复合材料.在弥补碳材料比电容低的缺点的同时,进一步提高了复合材料的性能,克服了传统碳基材料的局限,所制备的复合材料具有较宽的工作电压(-0.2～0.8 V)和高的比电容(1 A/g时比电容可以达到780 F/g)....     

碳纳米管及导电炭黑Super-P对LiFePO_4电化学性能的影响

分别用碳纳米管(CNT)及导电炭黑Super-P(SP)作为磷酸铁锂(LiFePO_4)正极材料极片制备过程中的导电剂,对导电性能、电化学性能等进行分析。添加CNT的材料,电阻率低于添加SP的材料,且电化学性能改善明显,其中0.2 C、0.5 C和1.0 C放电(3.8~2.0 V)比容量较添加SP的材料提高约7 mAh/g。这主要是由于CNT为管束状结构,容易在LiFePO_4表面形成导电网络,提高充放电过程中的Li+嵌脱能力,且表面缺陷较SP多,增加了储锂位。     

四氧化三钴/氧化石墨烯的合成及电容性能

采用水热合成法,以CoCl2·6 H2O为原料、尿素为沉淀剂,制备Co3O4/GONS复合体作为超级电容器的电极材料。对样品的物相结构、微观形貌和电容性能进行表征和测试。结果表明:纯Co3O4材料呈纳米纤维状;复合一定量的GO后,Co3O4呈现片状孔隙结构,由很多10~20 nm的微小颗粒相互连接构成,并且Co3O4薄片紧凑成束状分布在GO表面上。由于静电吸引及配位作用形成的GO对Co2+离子的限域效应,确保了钴氧化物在纳米GO片上的二维可控生长。Co3O4/GONS电极材料具有较好的电容性能,在0.5 A/g的电流密度下比电容能达到444 F/g,比纯Co3O4的比电容(298 F/g)提高了49%;当电流密度增加至5 A/g时,比电容还能保持在262 F/g。     

石墨烯/Bi2O3的制备及其电化学性能

采用溶剂热法制备了不同质量比的石墨烯/Bi_2O_3复合材料。经X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)等表征了产物的组成、结构和形貌;通过循环伏安、恒电流充放电和交流阻抗对复合材料的电化学性能进行了研究。结果表明:所合成石墨烯/Bi_2O_3复合材料分散均匀,电化学性能优异,内阻较小。当氧化石墨与Bi_2O_3质量比为1∶1时,电化学性能最佳;在1 A/g电流密度下,比电容达到了753 F/g;10 A/g电流密度下,电容保持率高达87%,具有良好的倍率性;在2 A/g电流密度下经1 000次充放电循环,比电容保持率为71%。     

以MgO为模板制备超级电容器用电极材料

以热固性酚醛树脂(PF)为炭前驱体,柠檬酸镁为模板MgO的前驱体,制备了中孔炭材料。结合N2吸脱附等温线及透射电子显微镜法(TEM)照片推断出所得中孔炭的孔结构为平行板型狭缝孔。将中孔炭材料用作超级电容器的电极材料,并在质量分数30%KOH电解液中对其进行循环伏安性能和恒流充放电测试。以MgO∶PF质量比8∶2制备的样品炭材料的比表面积为1 722 m2/g,在50 mA/g的电流密度下比电容为186.8 F/g。另外,以MgO∶PF质量比7∶3制备的样品具有合适的中孔比例,因而在高电流密度下表现出较好的倍率特性,C1000/C50(电流密度分别为1 000和50 mA/g时的比电容之比)达89.5%。     

石墨烯/线状二氧化锰的合成及性能

在300℃下、空气气氛中还原氧化石墨(GO),制得石墨烯(GN),并与二氧化锰(MnO_2)复合,在异丙醇溶液中制备GN/MnO_2复合材料。通过XRD、场发射扫描电子显微镜和高分辨拉曼光谱等方法,对产物进行分析。热还原制备的GN为薄的片层状结构;复合材料中,线状MnO_2在片层状GN表面生长。用循环伏安和恒流充放电测试产物的电化学性能。在1 mol/L Na_2SO_4电解液中,当电流为100 mA/g、电位为0~0.8 V时,GN和MnO_2的比电容分别为108 F/g和119 F/g,复合材料的比电容为181 F/g。     

聚吡咯/脲醛树脂多孔碳的超级电容性能

以脲醛树脂(UF)为前驱体,经高温碳化和氢氧化钾溶液活化处理,制备脲醛树脂多孔碳(UFC),采用原位化学聚合法制备聚吡咯(PPy)/UFC复合材料。通过SEM、XRD和红外光谱等分析复合材料的形貌和结构特征;采用循环伏安、电化学阻抗和恒流充放电测试复合材料的电化学性能。PPy/UFC复合材料比单独的PPy和UFC具有更高的比表面积和更好的电化学性能,以4 A/g在-1.0~0 V循环,比电容为545 F/g,循环2 000次的电容保持率为91%。     

介孔碳/NiOOH/Ni(OH)_2-活性炭混合电容器的电化学性能

采用化学沉积法制备介孔碳/Ni OOH/Ni(OH)2复合材料,扫描电子显微镜法(SEM)图片显示,Ni OOH/Ni(OH)2在介孔碳表面上形成了多孔结构。通过改变反应物的加入量得到不同比例介孔碳和Ni OOH/Ni(OH)2的复合材料,电化学性能测试表明,电极材料MCN/Ni-30性能最佳,首次放电比电容可达1 358.8 F/g。分别以MCN/Ni-30和活性炭为正负极组装成混合电容器,通过改变正负极质量比研究介孔碳/Ni OOH/Ni(OH)2-活性炭混合电容器的电化学性能。结果表明:当正负极质量比为1∶1.5时,电流密度为200 m A/g,混合电容器在1 mol/L KOH电解液中的比电容为126.5 F/g,比能量达到44.96 Wh/kg。     

ZnCo-MOF-74衍生纳米球ZnO/ZnCo2O4的超级电容性能

双金属MOF-74独特的结构性能是构建多孔材料的理想前驱体之一。以ZnCo-MOF-74作为前驱体,通过高温煅烧法制备衍生物ZnO/ZnCo₂O₄纳米球,并对材料的结构和形貌进行分析。在6 mol/L KOH溶液的三电极体系中测试样品的电化学性能,在电流为1.0 A/g、n(Zn)∶n(Co)=1∶1时制得的ZnO/ZnCo₂O₄,比电容达1 047.8 F/g,高于其他比例下所得到的混合金属氧化物。ZnO/ZnCo₂O₄的高比电容和良好的倍率性能归因于较大的比表面积和双金属的协同效应。以n(Zn)∶n(Co)=1∶1合成的纳米球ZnO/ZnCo₂O₄为正极材料、活性炭为负极材料制备的不对称超级电容器,在0.5 A/g下的比电容为74.3 F/g,在比功率536.3 W/kg时,比能量为26.4 W·h/kg;以10.0 A/g电流在0～1.6 V循环2 000次后,电容保持率为81.3%。     

热处理及碳纳米管复合对δ-MnO2超电容行为的影响

以高锰酸钾(KMnO4)和硝酸锰[Mn(NO3)2]为反应物,通过液相氧化还原沉淀反应制备出纳米MnO2电极材料,并进行不同温度的热处理。此外,还用同样方法在碳纳米管(CNT)存在的条件下制备出经200℃热处理的纳米MnO2/CNT复合电极材料。采用X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)、透射电镜(TEM)和BET比表面面积测试方法对材料进行了表征,研究了热处理温度和CNT复合对纳米MnO2在1 mol/L LiOH电解质中电化学性能的影响。电化学研究结果表明,经200℃热处理的纳米MnO2具有较高的比电容,但循环稳定性不佳。经200℃热处理的含10%质量分数碳纳米管的纳米MnO2/CNT复合电极材料具有较好的循环稳定性和较高的比电容。     

超级电容器用聚苯胺/活性炭复合材料

以过硫酸铵(APS)为氧化剂,采用苯胺在改性活性炭表面原位聚合方法,制备了聚苯胺/活性炭复合物.研究了不同氧化剂用量,不同活性炭比表面积等对苯胺转化率及制得的复合材料电极性能的影响.在6 mol/L KOH电解液中,以Hg/HgO为参比电极对复合材料进行了循环伏安、恒流充放电、交流阻抗等电化学性能的测试.结果表明,在活性炭与苯胺摩尔比较小时,随着氧化剂量的增加,苯胺转化率逐渐提高,制得复合材料的电容特性却显著下降.在保持苯胺与氧化剂摩尔比不变时,提高活性炭与苯胺的配比,可以一方面提高苯胺转化率,另一方面提高聚苯胺/活性炭复合材料比电容值.当活性炭、苯胺、过硫酸铵的摩尔比为7∶1∶1时,苯胺收率达到95%以上,制得电极材料的比电容值由纯活性炭的239 F/g提高到409 F/g,提高近71.1%.     

LiFePO4/CNT复合正极材料的性能

以柠檬酸为碳源和螯合剂,通过溶胶-凝胶法制备了LiFePO4/碳纳米管(CNT)复合正极材料.XRD和SEM分析表明,材料含有单一的LiFePO4相;CNT将颗粒连接起来,提供了附加的导电通路.以0.2 C、1.0 C和2.0 C充放电,向0.03 mol LiFePO4中加入0.05 g CNT的LiFePO4/CNT材料的比容量分别为135 mAh/g、110 mAh/g和80 mAh/g.     

碳纳米管修饰钛酸锂的制备及性能

以碳纳米管(CNT)的乙醇分散液作为碳源,制备CNT修饰钛酸锂(Li4Ti5 O12).用XRD、场发射扫描电子显微镜(FESEM)测试分析材料的结构和形貌,用恒流充放电测试研究材料的电化学性能.CNT的引入,抑制了晶体颗粒在烧结过程中的长大,产物的平均粒径为200～400 nm.Li4Ti5O12/CNT的比容量较高、倍率性能较好,在1.0～2.5 V充放电,0.2C、2.0C、5.0C和10.0C放电比容量分别为169.9 mAh/g、154.7 mAh/g、136.2 mAh/g和126.3 mAh/g;1.0C循环100次的容量保持率为99.2％.