竹基活性炭的制备及电化学性能研究

以竹子为基材,氢氧化钾、磷酸、氯化锌作为活化剂,惰性气氛下,高温法制备超级电容器用活性炭。研究表明:分别采用上述活性剂作为活化剂,制备的竹基超级电容器用活性炭,组装的测试电容漏电电流分别为0. 117、0. 227、0. 175 m A,2 500次循环后比电容分别为244、221、232 F/g,容量保持率分别为99. 9%、97. 8%、96. 7%。     

褐煤基活性炭的制备及其电化学性能研究

以HCl-HF法脱矿物质处理后的云南莲花塘褐煤和内蒙古白音华褐煤以及这两种褐煤所制备的半焦为原料,将原料以KOH为活化剂的化学活化法制备活性炭,考察KOH用量和炭化终温对煤基活性炭比表面积、孔径分布及孔体积的影响。利用X射线衍射仪(XRD)、比表面积与孔隙分析仪(BET)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)等测试手段表征活性炭的结构及表面性质。利用电化学工作站对活性炭电极进行循环伏安特性(CV)、交流阻抗特性(EIS)和充放电特性(GCD)分析,利用蓝电电池测试系统测试扣式电容器的电容保持率。结果表明：采用脱矿物质处理后的褐煤为原料,以KOH为活化剂的化学活化法,碱煤质量比为4∶1,炭化终温为800℃的条件下制备的活性炭的比表面积和孔体积最大;在此工艺条件下,莲花塘褐煤基活性炭的比表面积为2 728 m³/g,孔体积为1.58 cm³/g,白音华褐煤基活性炭的比表面积为1 824 m³/g,孔体积为1.00 cm³/g;将这两种活性炭作为电极材料,所制备的活性炭电极在电流密度为1...     

盐酸预处理对浒苔基活性炭电化学性能的影响

传统工艺制备的活性炭微孔足够,但中孔、大孔含量缺乏,导致其用作超级电容器电极材料时电化学性能水平较低。为解决这一问题,采用盐酸对炭化前浒苔原料进行预处理。酸处理去除了原料中大部分的杂质金属,其中,海藻酸钙与盐酸发生化学反应形成了蛋壳初始孔,酸溶性碱金属离子与盐酸发生置换反应形成了无规则初始孔隙,明显增加了活性炭的中孔含量。实验结果表明：盐酸预处理后的活性炭比表面积明显增加,由2273m²/g增至3166m²/g,孔容由2.10cm³/g增至3.82cm³/g,中孔率显著提高,改善了孔结构的连通性,促进了电解质离子在材料内部的扩散;当电流密度为0.1A/g时,经过酸洗处理的活性炭比电容高达359F/g,比原样活性炭比电容的293F/g增长了23%,超级电容器等效串联电阻很小,表现出良好的电化学性能。     

灰分对玉米芯基活性炭电化学性能的影响

采用填埋法将玉米芯进行炭化,炭化物经过脱灰处理后在碱炭比为4∶1、温度为850℃的条件下进行活化,制备得到玉米基活性炭(CAC)。CAC经过深度脱灰制备得到CAC-T,CAC-T的比表面积从脱灰前的3 250 m²/g增加到3 487 m²/g。采用循环伏安、交流阻抗和恒流充放电对CAC、CAC-T的电化学性能进行测试,结果表明,CAC-T在电流密度为1 A/g时的单电极比容量为256. 1 F/g,10 000次充放电后容量仍保持在255. 8 F/g,容量保持率高达99. 9%。     

环糊精基活性炭的制备及其电化学性能

以环糊精为原料,采取先炭化后活化的方式,制备了具有高比表面积和丰富孔道结构的活性炭材料。本文通过改变KOH与环糊精炭化样品之间的碱炭比,研究了KOH用量对环糊精基活性炭结构及其电化学性能影响。在活化时间、活化温度等因素不变的情况下,活性炭的比表面积、总孔容及比电容随着碱炭比的提高,均呈现先增大后减小的趋势。当碱炭比为3时,活性炭的比表面积为1672m²/g,总孔容为0.75cm³/g,具有最佳的电容性能,在1A/g电流密度下比电容可达165F/g,优于同等条件下的商业炭21KSN（145F/g）,50000次循环后的比电容保持率为98.7%。     

酚醛树脂基活性炭材料的制备及其电化学性能

以酚醛树脂（PF）为原料,聚乙二醇（PEG）为造孔剂,采用聚合物共混炭化及水蒸气活化法制备超级电容器电极用活性炭。通过热重（TG）分析探讨了PF、PEG及其共混物（PF-PEG）在升温过程中的热解行为,用N₂-BET法测试比表面积及其孔结构参数。通过测试恒流充放电、循环伏安和交流阻抗曲线分析其电化学性能,研究了活化温度、水蒸气流速及活化时间对活性炭孔结构及电化学性能的影响。结果表明,当活化温度为900℃、水蒸气流速为1 ml·min^-1、活化时间为2 h时制备的活性炭结构和性能相对较好,孔径主要分布在2 nm以下,比电容达到105.4 F·g^-1,具有良好的电容特性。     

聚合物功能性填料豆秸基活性炭的制备及导电性能研究

为了增强橡胶制品的耐热性或者一般高分子聚合物的导电性,活性炭作为一种功能性填料被用于相关材料的成型加工中.本文采用豆秸活化,并在高温下炭化制备了高分子材料的填料—活性炭.并且通过多种测试手段分析其电化学性能.本文主要研究了采用KOH直接活化豆秸粉的方法,并通过700℃高温碳化获得高比表面积豆秸基活性炭.通过改变原料与K...     

富含中孔的活性炭制备及其电化学性能研究

以线型酚醛树脂为前驱体,Ce(NO3)3为催化剂,通过水蒸气活化法,制备了中孔率高达82%的酚醛树脂基活性炭。N2吸附和扫描电镜的结果表明,Ce(NO3)3对水蒸气活化具有明显的催化作用。电化学性能测试的结果表明,这种富含中孔的活性炭具有较好的电化学性能,其比电容达140F/g,而且在高电流密度下,具有较好的比电容保持率,适合大电流充放电。     

木质素基碳纳米管/炭复合材料的制备及电化学性能研究

通过移动化学气相沉积法制备了木质素基碳纳米管/炭复合材料(L-CNT/C),并对其进行活化处理,获得高比表面积和发达的多孔结构的L-CNT/C电极。通过FESEM、TEM、Raman、FT-IR、TG等手段对复合材料的形貌、结构进行表征与分析,并考察了其作为电极材料的电化学性能。结果表明,温度升高利于碳管数量的增加,但过高的反应温度会导致复合材料石墨化程度降低。在三电极体系中,0.2 A/g电流密度下,L-CNT/C电极的质量比电容可达234.04 F/g,而木质素基炭材料的比电容仅为61.22 F/g。同时,L-CNT/C电极经过3 000次恒电流充放电测试后仍可保持初始电容的95.2%,循环稳定性优异。     

生物活性炭编织布的制备及其电化学性能研究

以商用全棉编织布为碳源,经800℃炭化后,采用KOH或NaF活化处理,制备了电化学性能优良的活性炭布。通过对活性炭布的结构表征和电化学性能测试,研究了活化剂浓度和活化温度对活性炭布的结构形貌和电化学性能的影响。结果表明,随着KOH浓度增大,活性炭布的纤维表面粗糙度增大,但浓度超过2 mol/L,纤维表面出现孔洞,出现过度活化现象,对应的电化学性能降低。随着温度的上升,纤维表面粗糙度增大,至900℃并没有出现过度活化现象。当采用1.5mol/LKOH溶液,800℃活化制备的活性炭布比容量最高,可达57.75 F/g(扫描速度为10 mV/s)。而当采用2 mol/L NaF溶液,1000℃活化获得的活性炭布比容量可达69.34 F/g。这些结果为制备电化学高性能储能活性炭布提供一定的指导作用。     

基于“蛋盒”结构高电化学性能活性炭的制备

与陆生植物不同,海藻中通常含有大量的海藻酸和海藻酸盐,其中海藻酸盐主要以海藻酸钙、海藻酸镁等形式存在于细胞壁中。本文利用海带中海藻酸钙的“蛋盒”式结构,对海带炭化产物进行盐酸酸洗处理,除去海藻酸钙中的钙离子,形成“蛋盒”式初始孔结构,然后采用KOH活化法制备海带基活性炭,研究海带基活性炭的孔结构特性以及电化学性能。实验结果表明：基于“蛋盒”结构制备的海带基活性炭拥有丰富的孔隙结构,其比表面积高达3027m²/g,其中73.3%由中孔比表面积提供,且中孔孔径分布比较集中,几乎全部分布在2～10nm。海带基活性炭在碱性电解液中展现出优秀的电化学性能,当电流密度为0.1A/g时,其比电容高达366F/g,即使在电流密度为10A/g的条件下,活性炭比电容仍然高达329F/g,显示出良好的比电容性能和倍率性能。     

蒲草叶基活性炭的制备及性能研究

以蒲草叶（CL）为原料、CO₂为活化剂,采用两步法制备蒲草叶基活性炭（CL-AC）。利用SEM和BET对CL-AC的结构和形貌进行表征。结果表明CL-AC具有发达的孔隙结构。活化温度800℃、活化时间20 min条件下制得的活性炭样品（CL-AC3）的比表面积最高,达到570.03 m²/g。5 000次循环后,CL-AC3的电容保持率为90.56%。当电流密度为0.5 A/g时,比电容达到111 F/g。采用单因素试验对CL-AC3吸附亚甲基蓝的条件进行优化,结果表明,较优吸附条件为吸附剂投加量12.5 mg、溶液初始质量浓度50 mg/L、温度303.15 K、吸附时间300 min,该条件下吸附量达到199.22 mg/g。亚甲基蓝在CAC上的吸附过程遵循准二级动力学模型和Langmuir等温线,吸附过程是自发吸热。     

天然焦基活性炭的制备及其电化学性能

以永城天然焦为前驱体,KOH为活化剂制备高比表面积活性炭,并将其作为超级电容器的电极材料.采用N2吸附和X射线衍射(XRD)对活性炭的比表面积、孔结构及微晶结构进行了表征,用恒流充放电、循环伏安和交流阻抗等电化学测试手段评价了其电化学特性.在碱炭比为4∶1,800 ℃活化1 h的条件下制备出比表面积2 441 m2/g,孔容1.5 cm3/g,中孔率67 %的活性炭.该活性炭电极在3 M KOH水溶液及1 M (C2H5)4NBF4/碳酸丙烯酯(PC)电解液中具有高的比电容(分别达到252 F/g,163 F/g),低的扩散阻抗(分别为0.5 Ω和6.8 Ω).     

高比表面活活性炭电级的电化学性能研究

选用比表面积为2590m^2/g的石油焦基活性炭作为双电层电容器的炭电极材料,用直流恒流循环实验考察双电层电容器在不同允放电条件下的电化学性能。实验发现,活性炭电极具有良好的循环充放电性能,充放电效率高达97％,远高于普通电池。不同充放电电流有不同的充放电容量,恒流1mA充放电容量大于2mA和5mA时的充放电容量。活性炭的比电容为60F／g,且电化学性能稳定,有良好的应用前景。     

活性炭基超级电容器电极的制备及性能研究

以神华宁煤集团优质太西煤为原料,经物理化学法在800~850℃条件下活化处理,制备出超级电容器用煤基活性炭,并对改性前后活性炭的孔结构和形态进行表征。通过循环伏安、恒流充放电等测试手段,对该样品作为超级电容器电极材料而制备的电容器特性及其比电容进行研究。结果表明,以本实验所得太西煤基活性炭为原料制备的超级电容器电极抗化学腐蚀性能强、热膨胀系数较小、密度低,且具有优良的导热和大电流导电性能。     

孢子粉基电容炭的制备及电化学性能研究

本文以灵芝孢子粉作为原料,通过水解-活化两步法制备了生物质基电容炭,氮气吸附脱附分析结果表明,所制备的电容炭以微子为主,孔径主要分布在0.8～1.0 nm.循环伏安(CV)测试得到该电容炭的比容量为150.8 F·g-1(扫描速率为5 mV·s-1).在恒流充放电(GCD)测试中,当电流密度由0.5A·g-1增至20A...     

磷酸法制备酸水解木质素粉状活性炭的工艺研究

以酸水解木质素为原料，以磷酸为活化剂，采用特殊的预处理方法，制备出了吸附性能较高的粉状活性炭。用正交试验法得到了优化的预处理工艺：纯磷酸与酸木质素的质量比为2．2：1，预处理温度为140℃，预处理时间为9h。在此条件下制得的样品吸附性能为：亚甲基蓝吸附值达到225mg／g，A法焦糖脱色率达到110％。     

活化温度对酚醛基活性炭纤维的孔结构和电化学性能的影响

从酚醛纤维出发,经过炭化和KOH活化制备了酚醛基活性炭纤维（PACF）,并对不同温度下活化样品的比表面积、孔结构以及所制备的双电层电容器（EDLC）的电化学性能之间的关系进行了探讨。氮气（77K）吸附法测定PACF活性炭纤维的孔结构和比表面积;采用循环伏安、交流阻抗、恒流充放电等测试对超级电容器的电化学性能进行了测试。结果表明：900℃是KOH活化酚醛纤维制备用于EDLC电极材料的最佳活化温度,该温度下活化样品具有最佳的循环性,稳定性和较小的内阻,比表面积为2311m^2·g^-1和比电容264．IF·g^-1（充放电电流为1000mA·g^-1）。PACF系列样品均呈现出典型的微孔炭的特征,不同活化温度下制备的PACF,虽然表现出不同的比表面积和比电容,但是其整体孔径分布范围基本相同,都在0.5nm～3．0nm之间。随活化温度的升高,样品的电容性能和功率特性越来越好,内阻也随活化温度的升高而降低。     

植物基活性炭的制备及吸附应用研究进展

从植物基活性炭的制备及其吸附应用两个部分对国内外的研究进行了综述。介绍了不同生物质原料对活性炭品质和用途的影响,总结了常用活性炭炭化方法,着重阐述了不同活化方法的优缺点和研究现状,并对不同活性炭改性技术的特点和应用进行了比较。植物基活性炭的应用主要包括对硫化氢等工业废气和甲醛等室内废气的吸附净化,对废水中有机染料、有机药物、小分子有机化合物和重金属的吸附,以及被用于制作超级电容器电极材料等。最后针对目前研究中对植物原料的特点考虑不足、制备过程存在环境污染等问题,指出根据植物前体的性质优化制备方法、开发绿色高效制备技术、提高活性炭回收再利用效率将是今后的主要研究方向。