高比表面三维多孔石墨烯的制备及其电容性能研究

以氧化石墨烯为原料,通过水热处理得到石墨烯水凝胶,浸渍KOH溶液后进一步高温活化制备了高比表面积的三维多孔石墨烯,系统地研究了KOH活化剂用量对石墨烯多孔结构和电容性能的影响规律。研究结果表明,随KOH用量增加,三维多孔石墨烯的比表面积增加,多孔结构更加发达,比容量增大。所制备的三维多孔石墨烯的比表面积最高可达2133 m~2·g~(-1),在1 mol·L~(-1) Et_4NBF_4/AN的有机电解液中于0.2 A·g~(-1)电流密度下的比容量高达108 F·g~(-1),循环和倍率性能优异。优异的电化学性能,结合简单的制备工艺,使得这种方法制备的三维多孔石墨烯成为极具应用前景的超级电容器电极材料。     

石墨烯量子点修饰的石墨毡电极的电容性能

以柠檬酸为原料,通过碳化制备石墨烯量子点(GQD)溶液,对制备的石墨烯量子点溶液进行超声使石墨烯量子点吸附在石墨毡表面。采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和喇曼光谱对石墨烯量子点修饰的石墨毡进行表征。通过循环伏安(CV)曲线、电化学阻抗谱(EIS)和计时电位法研究其电化学性能。测试发现,该石墨毡电极在电流密度1 mA·cm-2下比电容高达2 394 F/g,在电流密度4 mA·cm-2下经过5 000次循环后稳定性达到95%。结果表明石墨烯量子点修饰的石墨毡电极具有优异的电化学性能,可以成为极具应用前景的超级电容器的电极材料。     

电沉积法制备PANI/MnO_2/石墨烯复合材料及其电化学性能研究

采用简便的脉冲电沉积方法一步合成了呈现层-层分布的三维立体结构的PANI/MnO_2/石墨烯三元复合材料,利用XRD和FT-IR等研究了复合物的结构和组成,SEM和TEM表征了复合物的形貌。同时,通过恒流充放电和循环伏安测试研究了该复合物的电化学性能。结果表明,0.5 A·g~(–1)电流密度下的比容量可达1 120 F·g~(–1),且1 000次循环的稳定性高达99%。出色的超电容性能主要源于石墨烯作为基体,其上均匀分布棒状结构的PANI,MnO_2纳米粒子均匀分布于PANI纳米棒上,形成了一种分级的特殊结构。     

Ni-Al层状双金属氢氧化物制备及其超级电容特性

采用滴加法制备了Ni-Al层状双金属氢氧化物。用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱仪和X射线衍射仪等方法对样品进行形貌和结构表征。结果表明:样品是由大小在几百纳米到几微米的多晶颗粒组成。颗粒具有层状结构且表面粗糙多孔。通过循环伏安法和恒流充放电法对样品的电化学性能进行测试。结果表明:扫描电压速度为5 mV/s时,Ni-Al层状双金属氢氧化物电极的比电容达到1 872 F·g~(-1)。随着扫描电压速度的增加,电极的比电容逐渐降低。当扫描电压速度为100 mV/s时,电极的比电容降到了248 F·g~(-1)。随着充放电电流密度的升高,电极的比电容逐渐降低。当电流密度从0.5 A·g~(-1)升高到3 A·g~(-1)时,电极比电容的保持率约为78.7%。     

3DG/CoSe2@NW锂离子电池负极材料的制备和电化学性能

为开发高效储存性能的锂离子电池(LIB),利用简单的溶剂热反应合成一维Co-硝基三乙酸(NTC)前驱体,与三维石墨烯(3DG)组装并高温退火后,制备了多维度、多孔的3DG/CoSe₂@纳米线(NW)负极材料。通过一系列的表征证明在纳米结构中,CoSe₂纳米粒子嵌入一维多孔碳NW中,该一维多孔碳NW被封装在3DG中。3DG/CoSe₂@NW用作LIB负极材料时,由于其独特的纳米结构,在0.1 A·g^-1电流密度下100次循环后比容量为725.6 mA·h·g^-1,在2 A·g^-1的大电流密度下进行500次的循环后,容量保持率为92.5%。电化学测试结果表明,以3DG/CoSe₂@NW为电极的LIB具有高比容量和优异的循环稳定性。     

锂空气电池Co-Pt二元催化剂的性能研究

以CoO和Pt催化剂(Co-Pt催化剂)作为二元催化剂并将其应用到锂空气电池中,通过场发射扫描电镜和X射线粉末衍射进行物理表征,采用循环伏安、交流阻抗和恒流充放电法研究样品的电化学性能。结果表明,Co-Pt二元催化剂具有良好的电化学性能,在0.025×10–3A·cm~(–2)的电流密度下首次放电比容量和能量密度分别可达到2225.8 m Ah·g~(–1)和5822.8 m Wh·g~(–1)。     

铝掺杂二氧化锰纳米线的制备及其电化学性能

采用水热法以KMnO_4和MnSO_4为原料,Al(NO_3)_3为铝源,制备出了Al掺杂的二氧化锰纳米线。通过扫描电子显微镜(SEM)和X线衍射仪(XRD)分别对样品的形貌和结构进行表征,并使用循环伏安法(CV)、恒流充放电等方法研究了样品的电化学性能。结果表明,当添加适量Al(NO_3)_3制备出直径约?10nm、长约80nm的纳米球线。当Al(NO_3)_3的摩尔比为1mmol,电流密度为2mA/cm~2时,面电容为1 127mF/cm~2,比相同条件下纯二氧化锰容量高65%,表现出良好的电化学性能。     

纳米硅/还原氧化石墨烯复合纤维材料及其负极结构锂离子超级电容器

通过湿法纺丝工艺成功制备了纳米硅/还原氧化石墨烯复合纤维材料,并对其进行形貌表征与电化学性能测试。纳米硅颗粒嵌入石墨烯层间褶皱的结构具有限制硅材料在储锂过程中体积膨胀的作用,适于作为锂离子电容器负极。同时,研究了锂离子电容器多孔活性炭正极材料的双电层电容特性,通过组装成对称超级电容器,对其电化学性能进行测试,并结合材料的形貌,分析其作为锂离子电容器正极的合理性。为使正负极电荷匹配,分别对负极硅碳纤维和正极活性炭材料组装的锂离子半电池的倍率、循环稳定性、电化学阻抗等电化学性能进行了测试。结果表明,纳米硅/还原氧化石墨烯复合纤维材料的比容量最高可达826.2 mA·h/g(在电流密度为0.2 A/g时),活性炭比容量可达39.9 mA·h/g。组装成的锂离子电容器在合理的匹配条件下,充放电首圈循环比容量可达58.2 mA·h/g (在电流密度为0.2 A/g时),能量密度为26.8 W·h/kg,循环100圈后,比容量保持率降至41.7%。     

α-Ni(OH)2/石墨烯纳米复合材料的制备及其电容性能研究

近年来,石墨烯复合材料作为理想基底用于电极材料的生长,在电化学的许多领域都得到了广泛的应用。以石墨烯和六水合硝酸镍为原料,用NaBH_4作为还原剂,在90℃低温条件下制备合成了具有纳米尺寸的α-Ni(OH)_2/石墨烯复合材料。研究了石墨烯与α-Ni(OH)_2的质量比不同时复合材料的电化学性能。结果表明:当质量比为5∶5时,复合材料显示了最佳的电化学性能:在0～0.47 V的电位窗口,0.2 A/g的电流密度下,比容量高达1280 F/g;2 A/g的电流密度下循环充放电测试2000次后,比容量仍然保持88%。因此,该复合材料作为一种理想的复合电极材料,可被应用到能量转化/储存系统中。     

石墨烯复合导电剂SP/CNTs/G对LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2锂离子电池性能影响

用气相沉积法(CVD)和转移法制备了石墨烯,用超声分散及搅拌的方法分别制备了导电碳黑(SP)导电浆料,导电碳黑(SP)、碳纳米管(CNTs)复合导电浆料(SP/CNTs)及导电碳黑(SP)、碳纳米管(CNTs)和石墨烯(G)复合导电浆料(SP/CNTs/G),通过扫描电镜(SEM)、四探针测试、恒流充放电测试、循环伏安测试(CV)和电化学阻抗谱测试(EIS)等方法研究了导电剂对锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2的表面形貌、电阻率和电化学性能的影响。结果表明:添加质量分数2%复合导电剂SP/CNTs/G的样品电阻率较小,0.2 C首次充放电比容量分别为201.93 m Ah·g~(–1)和180.29 m Ah·g~(–1),首次充放电效率为89.28%。3.0C循环5次后的放电比容量为161.45 m Ah·g~(–1),容量保持率仍有89.69%,1.0C循环50次后放电比容量为166.97 m Ah·g~(–1),容量保持率为96.65%,倍率和循环性能优良。