Co_3O_4/Ni泡沫复合材料的制备及其在超级电容器的应用研究

通过水热和煅烧两步法在集流体镍泡沫上直接生长Co_3O_4,得到Co_3O_4/Ni泡沫复合材料,并应用于超级电容器的电极材料,研究其结构形貌对电化学性能的影响。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜(SEM)和辰华电化学工作站等对其结构和性能进行了表征。结果表明,在集流体镍泡沫上直接生长形成的多孔结构复合电极材料显示了优异的比电容量(332.5 F/g)和良好的电化学稳定性(500次循环后比电容量保持85%),在高性能电化学存储器件方面具有广泛的应用前景。     

含Co_3O_4自组装的3D石墨烯气凝胶及其电容器性能研究

设计了一种简单的通过一步水热法制备三维(3D)多孔的Co_3O_4/石墨烯气凝胶(GA)材料。因石墨烯(Graphene)所具有互相连通的三维孔道以及Co_3O_4纳米微球丰富多孔结构,Co_3O_4/GA表现出良好的导电性和赝电容性,是一种优异的用于能量储存装置的电极材料。该Co_3O_4/GA复合物拥有高比表面积(139 m2/g)和较宽的孔径分布(约为1~100nm)。单纯GA的比电容值为175.5 F/g,由于Co_3O_4微球的引入,使复合物气凝胶的比电容值得到了显著提升,在电流密度为1 A/g时,比电容值高达1456.3 F/g。以Co_3O_4/GA为正极、GA为负极、Li OH/PVA为凝胶电解质组装成全固态非对称超级电容器(SASC),当功率密度为648.9 W/kg时,该SASC拥有优异的能量密度(68.1 W·h/kg),说明此Co_3O_4/GA是一种优异的超级电容器电极材料。     

NiTe/Ni@CC//AC/CC全固态柔性超级电容器的性能研究

采用电镀和水热反应两步法制备了一种高柔性Ni Te/Ni@CC超级电容器正极材料。利用X射线衍射、扫描电镜、能谱仪和电化学工作站对Ni Te/Ni@CC电极进行了表征与分析。结果表明,该电极具有CC-Ni-Ni Te的层次结构;在电流密度为5 m A/cm²时,电极的面积比电容达到2.85 F/cm²;由该电极组装的Ni Te/Ni@CC//AC/CC全固态柔性超级电容器在5.57 m W/cm²的面功率密度下可提供高达0.50 m W·h/cm²的面能量密度,并且在0～90°的2 000次弯曲循环后,具有77.20%的初始电容保持率。     

Na_2MoO_4凝胶电解质炭基全固态超级电容器的电化学性能研究

本工作中,通过在PVA/H_3PO_4凝胶中添加氧化还原电解质Na_2MoO_4,制备了PVA/H_3PO_4/Na_2MoO_4复合凝胶电解质,随后将其与活性炭布组合,制备了全固态柔性超级电容器,并测试了凝胶膜的应力-应变性能、膜电导率及电化学性能。结果表明,Na_2MoO_4的加入可以在一定程度上改善凝胶膜的机械强度和电导率。相同的电流密度下,由PVA/H_3PO_4/Na_2MoO_4凝胶电解质构筑的电容器,比PVA/H_3PO_4拥有更高的比容量,且表现出更小的电压降。该电容器在1 mA·cm~(-2)的比容量可达1021m F·cm~(-2),即使电流扩大20倍,依旧保持62%的高倍率性能。该全固态超级电容器的能量密度最大为138μWh·cm~(-2),最大功率密度为6237μW·cm~(-2)。     

Co_3O_4纳米颗粒的制备及其超级电容性能研究

采用简单化学沉淀法,以十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为模板,Co（NO3）2.6H2O和NaOH为原料,空气作为温和氧化剂,室温下合成了具有花状分级多孔结构的Co3O4纳米颗粒电极材料。X-射线衍射（XRD）表明,产物中主要成分为Co3O4;扫面电镜的结果显示,制备的材料具有菜花状分级多孔结构;电化学测试结果表明,最高比容量达250 F/g,且经过1 000次循环后,容量保持了84%,显示出良好的超级电容性能。     

MXene复合水凝胶在柔性传感器中的研究进展

由于水凝胶在软电子、人机界面、传感器、致动器和柔性能量存储方面的潜在应用,最近它引起了极大的兴趣。当二维(2D)过渡金属碳化物/氮化物(MXenes)被纳入水凝胶系统时,得益于其亲水性、金属导电性、高长径比形态和广泛可调财产令人印象深刻的组合,它们为设计具有可调应用特定财产的MXene基软材料提供了激动人心的多功能平台。在这篇综述中,讨论了MXene复合水凝胶在柔性传感器,并对研究现状和应用进行了总结和归纳。     

介孔Co_3O_4/Al_2O_3催化氧化甲醛的性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了介孔Al_2O_3载体,采用浸渍法制备了系列介孔Co_3O_4/Al_2O_3催化剂,考察了活性组分Co_3O_4的质量百分含量(2%、8%、16%和32%)对催化氧化甲醛性能的影响。研究表明,当Co_3O_4的质量百分含量为16%时,介孔催化剂16%Co_3O_4/Al_2O_3对甲醛的完全氧化反应具有最佳的催化活性,在80℃可将甲醛完全氧化。BET和H_2-TPR表征揭示,催化剂的比表面积和孔容,促进了催化剂中Co_3O_4的高度分散;催化剂拥有低温还原能力,可以提高催化剂催化氧化甲醛的性能。     

Co_3O_4@MnCo_2O_4纳米材料的合成及其性能研究

氢气被认为是高效和无污染的清洁能源,电解水制氢产物单一,受到世界各国的广泛关注。本文将研究一种低成本、高性能的非贵金属-四氧化三钴电催化剂,以硝酸钴为原料,通过传统的水热合成法制备出形貌可控的四氧化三钴电催化剂,通过X-射线粉末衍射、场发射扫描电子显微镜和高分辨率的透射电子显微镜等手段对四氧化三钴进行表征及性能测试。     

基于PNIPAM微凝胶的复合水凝胶制备及其性能研究

利用乳液聚合法制备分散性良好的聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)微凝胶,再以微凝胶为交联点制备PNIPAM水凝胶。分析微凝胶粒径、双键质量摩尔浓度对PNIPAM水凝胶溶胀度的影响,结果表明,水凝胶在25～50℃的溶胀度最大能达到4 054. 35%。分别采用原位包裹和后包裹法制备了载药水凝胶,体外释放结果表明,水凝胶的结构和载药方式对释药行为有影响,其中含原位包裹微凝胶的载药水凝胶缓释效果最好。     

壳聚糖/聚乙烯醇复合水凝胶制备及性能研究

成功制备了壳聚糖/聚乙烯醇(CS/PVA)复合水凝胶。考察了聚乙烯醇与壳聚糖的质量比及戊二醛用量等对水凝胶溶胀度、机械强度等的影响。结果表明:当聚乙烯醇与壳聚糖质量比为2,戊二醛浓度为0.213 mol/L时,水凝胶的综合性能最佳。     

壳聚糖/明胶/聚乙烯醇复合水凝胶的溶胀性能研究

以聚乙烯醇(PVA)、明胶和壳聚糖为原料,以戊二醛为交联剂,在醋酸溶液中通过共混交联反应合成了壳聚糖/明胶/聚乙烯醇复合水凝胶,考察了聚乙烯醇/壳聚糖/明胶的质量比、交联剂用量、反应温度、反应时间对复合水凝胶溶胀性能的影响。通过正交实验,确定制备复合水凝胶的优化条件如下:交联剂用量为6 mL、反应温度为75℃、反应时间为70 min、聚乙烯醇/壳聚糖/明胶的质量比为1∶2∶2,在此优化条件下合成的壳聚糖/明胶/聚乙烯醇复合水凝胶溶胀性能良好,对水的平衡溶胀度达到985%。     

面向柔性超级电容器的功能水凝胶材料的研究进展

功能水凝胶作为一种三维高分子网络结构的软湿材料,具有可灵活调控的功能特性,为设计和构建高性能柔性超级电容器提供了理想的材料。本文综述了近年来面向柔性超级电容器领域的功能水凝胶材料的研究进展,重点分类介绍了面向电化学双层电容器和赝电容器的功能水凝胶材料的设计构建和性能强化。探讨了通过水凝胶电解质及电极材料的组成结构设计和性能调控来提升超级电容器的电化学性能和力学性能的策略。同时,探讨了水凝胶电解质及电极材料的组成结构设计和性能调控在实现其自愈合、高耐寒等多样化功能特性方面的重要作用。最后,对功能水凝胶材料柔性超级电容器在高储能、高柔性、高保水、自愈合、高耐寒、绿色可降解等方面的未来发展进行了展望。     

N-异丙基丙烯酰胺/甲基丙烯酸/氧化石墨烯复合水凝胶研究

以N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)和甲基丙烯酸(MAA)为单体,N,N-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)为交联剂,过硫酸铵(APS)为引发剂,在氧化石墨烯(GO)水溶液中进行自由基原位聚合,制备了聚N-异丙基丙烯酰胺/聚甲基丙烯酸/氧化石墨烯(PNIPAM/PMAA/GO)复合水凝胶,研究了GO的含量变化对复合水凝胶性能的影响。结果表明,GO的加入能明显提高水凝胶的力学性能,复合水凝胶的平衡溶胀比随着GO含量的增加而降低,并且也具有优异的pH敏感性。     

基于苯硼酸微凝胶复合水凝胶的制备及性能

以3-氨基苯硼酸(AAPBA)为葡萄糖敏感基元,N,N′-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、丙烯酰胺(AAm)为单体,N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,十二烷基硫酸钠(SDS)为表面活性剂,过硫酸钾(KPS)为引发剂,70℃下乳液聚合制备微凝胶。以微凝胶为反应基质作为交联点,添加相应单体,制备复合水凝胶P(AAPBA-DMAA-co-AAm)/P(AAPBA-DMAA-co-AAm)。通过FTIR、SEM和TGA分别对复合水凝胶的化学结构、表面结构和热稳定性能进行表征。通过称量法测试复合水凝胶对葡萄糖的响应性,得出添加微凝胶提高了水凝胶的响应速率,平衡时间在50 min左右。多次的重复实验说明微凝胶的添加提高了水凝胶的机械强度,复合水凝胶的重现性良好。复合水凝胶对葡萄糖响应性能优异,为凝胶用于药物释放体系奠定了基础。     

化学交联法制备ZnO/PVA复合水凝胶

以氯化锌为原料制备纳米氧化锌(ZnO),采用化学交联法法制备ZnO/聚乙烯醇(PVA)复合水凝胶,研究ZnO加入量对复合水凝胶拉伸强度、断裂伸长率以及溶胀性能的影响。实验结果表明:ZnO含量为0.1%时,复合水凝胶的拉伸强度和断裂伸长率最大,而ZnO含量为0.4%时,复合水凝胶的溶胀率最大。     

Co3O4/碳纳米管复合膜的超级电容器性能

采用电泳沉积法在镍片上沉积Co3O4/碳纳米管(CNT)复合膜。利用XRD、SEM和TEM对Co3O4/CNT复合膜进行物性分析,利用循环伏安和恒流充放电测试表征电容性能。研究表明在CNT表面成功包覆了一层Co3O4壳层,形成独特的核/鞘纳米电缆结构。电化学测试表明,Co3O4/CNT复合膜电极具有较好的电容性能,在充放电电流密度为0.5 mA/cm^2时,比电容高达282 F/g;增加电流密度到15 mA/cm2时,比电容为209 F/g,并具有优异的循环稳定性。     

中国科大成功制备基于高强度聚苯胺超分子水凝胶的柔性超级电容器

正近日,中国科学技术大学化学与材料科学学院教授马明明课题组设计了一种由导电聚苯胺和聚乙烯醇通过动态化学键交联形成的高强度超分子水凝胶,并将其作为电极材料制备了具有高比容量和稳定性的柔性全固态超级电容器。该成果在线发表在Angew.Chem.Int.Ed.(DOI:10.1002/anie.201603417)上。论文的第一作者是课题组博士生李湾湾。     

PAM/SA/CNFs复合水凝胶的制备与性能研究

通过溶液交联聚合法制备了聚丙烯酰胺(PAM)/海藻酸钠(SA)/纤维素纳米纤维(CNFs)半互穿网络结构复合水凝胶。研究了不同添加量的CNFs对SA/PAM/CNFs复合水凝胶的溶胀性能和力学性能的影响;并测定了该复合水凝胶对亚甲基蓝染料的吸附性能。结果表明:当CNFs添加量为0.1ω/%时,复合水凝胶对亚甲基蓝染料的吸附效果最好,且平衡溶胀度最大为9.47,复合水凝胶压缩应力达到114.64 kPa。