纳米氧化镁模板法制备氮掺杂炭电极材料

六水氯化镁作为镁源,制备了粒径范围11~26nm的氧化镁,以纳米氧化镁为模板,将聚丙烯酰胺高温炭化,酸溶去模板,制备出高含氮量的多孔炭材料,并对材料进行XRD、SEM、孔径表征和电化学性能测试。结果显示,炭材料以层状为主,平均孔径为4.72nm,比表面积达1873m2/g;在1mol/LH2SO4电解液中,放电电流密度为1A/g时,电极材料的质量比电容达176F/g。     

模板法制备超级电容器用多孔炭的研究进展

多孔炭材料具有优良的电导率、高的比表面积以及优异的电化学稳定性,被广泛用于能量存储和转换领域.模板法被认为是制备具有良好孔结构和孔径分布炭材料最成熟的方法之一.本文归纳总结了模板法,包括硬模板(镁基、硅基、锌基、钙基)、软模板(常规软模板、离子液体、低共熔溶剂)、自模板(生物质、金属有机框架)制备超级电容器用分级多孔炭...     

自生模板法制备多孔炭材料及其超级电容器性能

以柠檬酸锌为前体,利用碳化过程中产生的ZnO作为模板,制备了具有高比表面积和丰富孔道结构的多孔炭材料,系统研究了碳化温度对所得材料比表面积、孔体积及超级电容器性能的影响。结果表明:随着温度的升高,比表面积增大,孔容增大,多孔炭材料的电容性能也相应提高,在碳化温度为1273K时,所得炭材料(Zn C1273)的比表面积高达1763m2/g,孔容为3. 08cm3/g。利用1. 0mol/L四乙基四氟硼酸铵的乙腈溶液为电解质,所得炭材料作为电极应用于超级电容器,在0. 5～20A/g高电流密度下的容量保持率为93. 2%。     

沸石矿模板制备多孔炭及其电性能研究

为降低模板法制备多孔炭的成本,使用一种天然沸石矿为模板来制备多孔炭。利用XRD、N2吸附和循环伏安法研究多孔炭的物相组成、孔结构和电化学性能。研究表明,所制备多孔炭的比表面积仅为411m2/g,但富含中大孔,并具有较宽的孔径分布;在1mol/L的H2SO4溶液中,1mV/s的扫描速度下,多孔炭的比容量为185F/g,扫描速度增加到500mV/s,其比容量保持率高达72%,比在相同条件下,比表面积2322m2/g的商业微孔活性炭的容量保持率23%高得多,且保持了良好的扫描曲线。     

无机模板法制备多孔炭的研究进展

对无机模板法制备多孔炭材料的研究进展进行了综述,详细介绍了近年来沸石分子筛、介孔分子筛、无序中孔硅和天然粘土等无机材料作模板制备多孔炭的研究概况,并对其优缺点和应用前景进行了评述.无机模板法制备的多孔炭孔道均一、孔道结构排列有序,具有极高的应用价值.     

高性能超级电容器用高载量N掺杂层状多孔炭电极

在保持快速充/放电特性的同时,提高超级电容器的能量密度将极大地扩展其应用领域.本文以野生箩藦壳为碳源、ZnCl2为活化剂、NH4Cl)为氮源,通过一步法制备了氮掺杂层状多孔炭(NPCM)作为高性能超级电容器电极材料.该NPCM材料具有高的电导率、较高的离子可接触比表面积和快速的离子传输通道,显示出高质量比容量(457 ...     

沸石矿模板炭的制备及其纳米孔的形成机理

分别以沸石矿和人造沸石为模板、蔗糖为碳源、采用模板法制备了多孔炭材料。采用SEM和N2吸附对样品进行了表征。结果表明,沸石矿模板炭的比表面积(1070m2/g)比人造沸石模板炭的比表面积(1820m2/g)低,但沸石矿模板炭的总孔容(1.39cm3/g)和中孔孔容(0.98cm3/g)均明显高于人造沸石模板炭的总孔容(1.02cm3/g)和中孔孔容(0.39cm3/g)。沸石矿模板炭的纳米孔主要由三部分孔组成,即复制模板壁厚的“复制孔”、继承模板孔道的“继承孔”和炭化过程中形成的纳米孔。     

NaY分子筛模板法合成多孔炭材料

采用NaY沸石分子筛作模板,乙酰丙酮为炭前驱体,使用液相浸渍-气相沉积工艺合成了富含微孔和中孔结构的多孔炭材料并对其进行了表征.所合成的多孔炭比表面积1351m2/g,孔容0.892cm3/g,微孔率0.63,孔径分布多在0.8nm～3.0nm之间.     

MOF材料自模板炭化制备纳米多孔炭的研究进展

纳米多孔炭材料具有高的比表面积、良好的热稳定性和化学稳定性等优点,广泛应用于气体吸附、催化和电化学等领域.尽管目前已做了大量的工作,但是以自模板策略制备纳米多孔炭材料仍存在挑战.结构多样可裁的金属有机骨架(MOF)材料具有规则可调的孔径、高的孔隙率和比表面积等优点,已被证明是制备功能化纳米多孔炭材料的理想前驱体.本文综...     

煤基富氧多孔炭纳米片的制备及其超级电容器性能

多孔炭电极的表面改性与优化是实现超级电容器优异性能的关键。本文以煤化学工业的固体副产物为碳源,利用二维层状双氢氧化物(MgAl-LDH)的刚性约束作用耦合KOH活化工艺成功制备了二维富氧多孔炭纳米材料(OPCN)。系统研究了炭化温度对OPCN样品微观结构和表面特性的影响,通过SEM、TEM、氮气吸脱附测试以及元素分析等表征手段对炭材料的结构/组成和表面特性进行分析表明,经700°C炭化获得的炭材料样品(OPCN-700)具有较高的氧质量分数(24.4%)和大的比表面积(2 388 m² g^-1),并表现出良好的润湿性。同时,OPCN-700样品丰富的微孔和二维纳米片结构为电解质离子提供了有效的储存和传输途径。作为超级电容器的电极材料,在电流密度为0.5 A g-1时,其比电容高达382 F g^-1,并呈现出优异的倍率性能和循环稳定性。该技术策略为富氧原子掺杂二维多孔炭材料的可控制备与水系储能器件的设计构建提供了新思路。     

Hierarchical manganese oxide/carbon nanocomposites for supercapacitor electrodes

MnO₂/carbon nanocomposites with hierarchical pore structure and controllable MnO₂ loading have been synthesized using a self-limiting growth method. This was achieved by the redox reactions of KMnO₄ with sacrificed carbon substrates that contain hierarchical pores. The unique pore structure allows the synthesis of nanocomposites with tunable MnO₂ loading up to 83 wt.%. The specific capacitance of the nanocomposites increased with the MnO₂ loading; the conductivity measured by electrochemical impedance spectroscopy, on the other hand, decreased with increasing MnO₂ loading. Optimization of the MnO₂ loading resulted in nanocomposites with high specific capacitance and excellent rate capability. This work provides important fundamental understanding which will facilitate the design and fabrication of high-performance supercapacitor materials for a large variety of applications.     

Nitrogen-oxygen co-doped corrugation-like porous carbon for high performance supercapacitor

Nitrogen-oxygen co-doped corrugation-like porous carbon (NO-PC) has been developed by direct pyrolysis of formaldehyde-melamine polymer containing manganese nitrate. The melamine, formaldehyde and manganese nitrate act as nitrogen, oxygen source and pore-foaming agent, respectively. NO-PC exhibits favorable porous architecture for efficient ion transfer and moderate heteroatom doping for additional pseudocapacitance, which synergistically enhances the electrochemical performance of the NO-PC-based supercapacitor. The electrode delivers specific capacitance of 240 F/g at 0.3 A/g when tested in 6 mol/L KOH electrolyte, good rate capability (capacitance retention of 83.3% at 5 A/g) as well as stable cycling performance (capacitance remains ~96% after 10000 cycles at 3 A/g). The facile synthesis with unique architecture and chemistry modification offers a promising candidate for electrode material of energy storage devices.     

超级电容电池用碳类复合负极材料的研究

研制了新型储能器件超级电容电池用石墨和活性炭复合负极材料,应用恒流充放电法,考察了这种复合负极材料的电化学性能.结果表明这种碳复合负极材料兼具良好的电容特性和电池特性,在基本保持电池特性的同时,能将电容器电位窗口从2.5V提高至3.5V vs Li/Li+,能量密度从21.7Wh/kg提高至40.3wh/kg,增大近两倍;有很好的倍率性能,电流密度从0.1A/g增加到1A/g时,比容量仅下降了1.3F/g;同时能保持良好的循环性能,10次容量保持率即使在3.5V高压下仍有96.7%.     

活性炭的孔结构与其电容特性的关系研究

采用传统工艺制备了超级电容器用高比表面积微孔炭,利于氮气吸附、循环伏安和恒流充放电研究了样品的孔结构和电容特性.结果表明,试验研制的微孔炭的比表面积达到2496m2/g,大孔径微孔含量很高,在5mA/cm2的电流密度下,活性炭的比容达到307F/g,而且具有良好的功率特性.超级电容器用活性炭的比容主要来自微孔比表面积的贡献,中孔对比容的贡献很小,其作用主要是改善功率特性.为了获得高比容和高功率密度,活性炭应该具有尽可能多的大孔径微孔和适量的小孔径中孔.     

纳米多孔材料炭气凝胶及其在电吸附领域的应用

炭气凝胶作为一种新型具有特殊无定型结构的功能材料引起了各国研究者的极大兴趣.随着电吸附理论的发展,炭气凝胶日益成为具有诱人发展前景的电吸附材料.阐述了炭气凝胶的发展、研究动态及应用前景,探讨了电吸附理论及其基本原理,着重就炭气凝胶在电吸附领域的工业应用进行论述.     

聚苯乙烯基层次孔炭材料的超级电容器器件制作工艺研究

利用恒流充放电、交流阻抗和循环伏安法深入研究了电极片质量、粘结剂PTFE的含量、平压压力和电解液KOH浓度等超级电容器器件制作工艺对聚苯乙烯基层次孔炭材料的电化学性能的影响。结果表明这些器件制作工艺对层次孔炭材料的储电性能有非常大的影响。当电极片质量约为9mg,PTFE含量为8%,平压压力为4MPa,KOH浓度为4mol/L时,层次孔炭材料的储电容量最大,可达135F/g;而当器件制作工艺不佳时,其储电容量出现不同程度的下降,最差时仅为56F/g,为最优工艺的41%。     

新型聚合物多孔材料的制备研究进展

介绍了超浓乳液的形成及其特点,综述了超浓乳液作模板制备聚合物多孔材料的方法、机理和化学改性等方面的研究进展,并对其发展前景进行了展望.     

炭气凝胶为电极的超级电容器的研究

采用低分子线性酚醛树脂-糠醛为原料通过溶液．溶胶-凝胶途径成功合成了炭气凝胶．探讨了结构对电化学性能的影响。采用直流循环法测定炭气凝胶为电极的超级电容器的电化学性能,结果表明,炭气凝胶电极在0．5mA充放电时电极的比电容为121F／g．充放电效率为95％．具有性能稳定、充放电效率高等优良性能。     

多孔金属材料制备方法

本文概述了多孔金属材料的典型和特点，着重介绍了该材料的各种制备方法，以期提供一些优化组合生产工艺的线索。     

In-situ sugar-templated porous elastomer sensor with high sensitivity for wearables

Fabrication of elastic pressure sensors with low cost, high sensitivity, and mechanical durability is important for wearables, electronic skins and soft robotics. Here, we develop high-sensitivity porous elastomeric sensors for piezoresistive and capacitive pressure detection. Specifically, a porous polydimethylsiloxane (PDMS) sponge embedded with conductive fillers of carbon nanotubes (CNTs) or reduced graphene oxide (rGO) was fabricated by an in-situ sugar template strategy. The sensor demonstrates sensitive deformation to applied pressure, exhibiting large and fast response in resistance or capacitance for detection of a wide range of pressure (0‒5 kPa). PDMS, as a high-elasticity framework, enables creation of sensors with high sensitivity, excellent stability, and durability for long-term usage. The highest sensitivities of 22.1 and 68.3 kPa⁻¹ can be attained by devices with 5% CNTs and 4% rGO, respectively. The geometrics of the sponge sensor is tailorable using tableting technology for different applications. The sensors demonstrate finger motion detection and heart-rate monitoring in real-time, as well as a capacitive sensor array for identification of pressure and shape of placed objects, exhibiting good potential for wearables and human-machine interactions.