弱结晶二氧化锰超级电容器充放电分析

以等物质的量的高锰酸钾和乙酸锰为原料,采用机械化学法制备出弱结晶型α-MnO₂超级电容器电极材料.在1.2V电压内,200mA·g^-1电流密度下对对称型超级电容器进行恒流充放电测试.采用XRD法、循环伏安及交流阻抗法对充放电前后电极材料的结构以及电化学性能进行表征,首次采用求斜率法对充放电曲线分析.结果表明:超级电容器表现出法拉第电容与双电层电容的双重特征;在循环过程中,电化学惰性物质Mn₃O₄生成,循环伏安图中氧化还原峰逐渐消失;充放电曲线的法拉第电容特征逐渐消失而接近双电层电容理想曲线;超级电容器的比容量、等效串联电阻发生了对应的变化,其最大电极比容量达到416F·g^-1,经过近500次循环后,比容量为220F·g^-1.     

不同结构的超级电容器阻抗谱

研究了不对称超级电容器和碳/碳超级电容器在化成前后的阻抗谱变化规律.由锰酸锂(LiMn₂O₄,LMO)和活性碳(activated carbon,AC)组成的不对称超级电容器经过化成,电容器的高频(10 kHz)交流阻抗没有明显变化,而低频电容明显提高.不对称超级电容器由于采用电池型电极材料作为其中一极,使得其阻抗特性与碳/碳超级电容器的阻抗特性不同.通过对化成前后的超级电容器交流阻抗谱进行分析,利用复数电容和复数功率两种形式讨论了不对称超级电容器的阻抗变化规律,确定了不对称超级电容器的时间常数;通过碳/碳超级电容器与不对称超级电容器的阻抗行为的比较,说明电池型电极的引入对电容器的频率响应特性造成的影响.     

煅烧温度对化学沉淀法制备纳米氧化钌结构与电化学性能的影响

在Ru Cl3·n H2O水溶液中加入Na OH作为沉淀剂,采用化学沉淀法制备氧化钌粉体材料,分析与研究氧化钌的形貌、物相结构及电化学特性,以及煅烧温度的影响。结果表明:随煅烧温度从160℃升高到200℃,煅烧后获得的水合氧化钌的结晶水含量逐渐减少;热分析结果表明水合氧化钌在150~390℃范围内脱去结构水,由无定型转变为金红石型纳米晶体。随煅烧温度从160℃升高到200℃,氧化钌电极在0.1 A/g电流密度下的比电容由862 F/g下降至592 F/g,但在5 A/g大电流密度下的容量保持率由34.82%提高到75.57%,在1 A/g电流密度下充放电200次后比容量保持率由88%提高到97%,即在较高温度下煅烧获得的氧化钌具有更好的电容特性和功率特性,更适合高功率下应用。     

超级电容器电池正极铝合金箔及其连铸连轧工艺研究

超级电容器即电化学电容器，是近年来发展起来的一种新型储能元件，通过离子吸附（双电层电容）或氧化还原法拉第反应导致电荷在电极中的储存。本文主要介绍了一种新型的超级电容器电池用正极铝合金箔材料及其加工工艺。     

恒压对万法级MnO2/C超级电容器性能影响研究

采用固相法制备了纳米棒状MnO2,用XRD和TEM对其结构与形貌进行了表征.以所制备的MnO2和活性碳为电极活性物质,组装成混合型超级电容器,并就恒压时间对其电容性能的影响进行了研究.结果表明,恒压时间越长,超级电容器的放电电容越大,自放电速率越低.16 A恒流充放电时,最佳恒压时间为10 min,此时超级电容器的电容为11006.1 F;50 A恒流充放电时,最佳恒压时间为5 min,此时超级电容器的电容为10 083.3 F.     

掺钴氧化钌（RuO2/Co3O4）·nH2O复合薄膜电极的制备与表征

以六水合氯化钴(CoCl2.6H2O)和水合三氯化钌(RuCl3.3H2O)为前驱体,采用胶体法制备超级电容器用(RuO2/Co3O4)·nH2O复合薄膜电极材料。用X射线衍射仪以及CHI660C电化学工作站对该复合薄膜的物相结构及电化学性能进行表征。结果表明:当CoCl2·6H2O和RuCl3·3H2O的物质的量比n(Co):n(Ru)为2:1时,于350℃下热处理2.5 h制备的复合薄膜电极具有优良的性能,在浓度为0.5mol/L的H2SO4电解液中其比电容达到512 F/g,500次充放电循环后比电容量保持在充放电循环前的96.1%;充放电电流为0.01A时,内阻为1.2。     

超级电容器用高比表面活性炭的制备与电化学表征

以富含多环芳香烃的廉价有机物为前驱体,采用化学活化方法制备了超级电容器用高比表面活性炭和活性炭电极.考察了活化温度对活性炭电极比电容量的影响,研究了活性炭材料的比表面积和孔结构与活性炭电极的充放电性能之间的关系,并对活性碳电极进行了电化学表征.结果表明,在500～700 ℃范围内,随着活化温度的提高,活性炭电极的比电容量显著增大,当活化温度超过700 ℃时,活性炭电极材料的比电容量变化不明显.700 ℃活化温度下所制备的活性炭材料呈现明显的多孔结构,孔容为1.038 cm3/g,比表面积为1 959 m2/g;所制成的活性炭电极比电容量为210 F/g,等效内阻为0.9 Ω/cm2,10 mA/cm2充放电500次后保持90%以上电容量,交流阻抗图谱在频率低于转化点时表现出纯粹的电容行为,循环伏安曲线显示出良好的可逆特性.     

微量镉对电解电容器阳极用铝箔性能的影响

配制了6种不同含镉量(质量分数小于0.02%)的电解电容器用铝箔合金,研究了微量镉对铝箔性能的影响,结果发现,微量镉使铝箔硬度增加,晶粒组织细化,经低压形成 液处理的铝箔随镉含量的增加其电容容量也增加,经高压形成液处理的铝箔添加适量的镉可使电容量达到最佳值.     

超级电容器电极材料的研究进展

超级电容器作为一种新型储能元件,以其优异的电化学特性和环境友好性,受到广泛关注。超级电容器主要分为双电层电容和法拉第赝电容,分别通过电极/电解液界面的双电层和电极表面的可逆反应储能。超级电容器同时具有较高的功率密度和能量密度,这很大程度上归功于性能优良的电极材料。超级电容器的电极材料主要包括碳材料、导电聚合物材料和金属化合物材料。本文主要概述了超级电容器的分类、原理,以及三种电极材料的性能特点和发展现状。     

氧化石墨烯掺杂量与pH值对石墨烯气凝胶储能性能的影响

采用溶胶凝胶法制备石墨烯气凝胶（GA）,并研究了前驱液中的pH值与氧化石墨烯（GO）的质量分数对GA材料储能性能的影响。使用X射线粉末衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、氮气吸脱附分析、扫描电子显微镜（SEM）对样品微观结构与形貌进行表征。用循环伏安（CV）、恒流充放电（CP）、电化学交流阻抗（EIS）测试了样品的电化学性能。结果表明,前驱液中的pH值及GO质量分数的不同会影响GA中团簇颗粒的大小和数量,进一步影响GA三维结构。在pH值为6.3、GO 的质量分数为1%时,制得的GA比表面积最大为530 m2?g?1,在1 A?g?1的电流密度下比电容高达364 F?g?1。此外,将该材料制成对称超级电容器具有高的库伦效率,在1 A?g?1下进行CP测试,得到电容器的比电容为98 F?g?1,循环800次后其循环稳定性能为初始比电容值的95.9%。      

蒸馏—萃取联合法再生镀钌废液中的三氯化钌

传统氧化蒸馏工艺回收钌废液中钌的损失率较高,试验优化了氧化蒸馏工艺,并采用萃取法处理蒸余液。探讨了蒸馏温度、氧化剂用量、吸收剂,以及预氧化剂、萃取剂体积分数、萃取相比、反萃条件等因素对钌回收率的影响。结果表明:在蒸馏温度80℃下,以KMnO₄-H₂SO₄为氧化剂,6 mol/L HCl为吸收剂,蒸馏时间为1 h,钌蒸馏回收率最高达到89.0%;再生蒸余液时,在萃取剂为30%N503,萃取相比为1,反萃剂为2 mol/L NaOH溶液,反萃相比为1的最佳条件下,反萃率达到80.4%。蒸馏—萃取联合法再生钌的总回收率达到96.9%,比单一蒸馏法提高了7.9百分点,有效提高了钌的再生利用率。     

羧基含氟聚合物纳米纤维膜的制备及对铜(II)的吸附性能

以甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFHMA)和甲基丙烯酸(MAA)为单体,通过溶液聚合法制备出共聚物DFHMA-co-MAA,将DFHMA-co-MAA与聚偏氟乙烯(PVDF)按一定质量共混,采用静电纺丝方法,制备出羧基含氟聚合物(PVDF-DM)纳米纤维膜,用以吸附溶液中Cu(II)。讨论了PVDF和DFHMA-co-MAA的质量配比对纤维微观形貌和对Cu(II)吸附性能的影响,得出当PVDF与DFHMA-co-MAA的质量比为1∶2时,纤维的微观直径较均一且吸附性能最佳,故实验采用该质量配比制备PVDF-DM。使用红外光谱对PVDF-DM进行表征,显示出PVDF-DM纤维膜中含有—OH和C＝O等活性吸附基团。以PVDF-DM纳米纤维膜为吸附剂,探讨了吸附剂用量、吸附pH值和吸附时间对Cu(II)吸附性能的影响,并研究了吸附过程的动力学模型。结果表明,室温下,当吸附剂用量为0.03g,pH=5时,吸附60min达到吸附平衡,吸附率和吸附量分别为94.37%和62.91mg/g,PVDF-DM纳米纤维膜对Cu(II)的吸附过程同时满足拟一级动力学和拟二级动力学模型,说明该吸附过程包含了化学吸附和物理吸附。PVDF-DM纳米纤维膜循环使用5次后,吸附能力仅降低16.23%,说明PVDF-DM纳米纤维膜具有很好的再生使用能力。     

氧化石墨烯/壳聚糖复合微球的制备及其对铌的吸附性能

实验采用改进Hummers法合成了氧化石墨烯(GO),再用壳聚糖(CS)与GO制备了交联壳聚糖微球(GCCS)和GO质量分数分别为2%、5%、10%的氧化石墨烯/壳聚糖复合微球(GOCS),对其进行了表征,并研究了其对Nb的草酸配合物的吸附性能。结果表明,在1mmol/L的H_2C_2O_4溶液介质中,优化的吸附条件为GOCS中GO的质量分数为5%、pH=3。该吸附反应符合Langmuir等温吸附模型,为单层吸附,理论最大吸附量为38.46mg/g。动力学实验表明,该吸附反应符合准二级动力学模型。热力学实验表明,该吸附反应为自发反应、放热反应。采用5mL 1mol/L的HNO_3溶液进行洗脱实验,洗脱率为84.9%。3次吸附洗脱循环实验,吸附率和洗脱率并未出现明显下降,表明再生性能良好。     

氧化铝基氧化物/氧化物复合材料的合成与评价

Al2O3 matrix oxide/oxide composites containing rod-like Ba-β-Al2O3 and equiaxed ZrO2 particles have been successfully synthesized by an in-situ process from a mixture of Al2O3 and BaZrO3 powders.The long-axis direction of rod-like Ba-β-Al2O3 phase is parallel to ,while the longitudinal interface between Ba-β-Al2O3 phase and Al2O3 matrix is parallel to(0001) of the Ba-β-Al2O3 phase.The mechanical properties of the composites,such as Vickers hardness and fracture toughness,are enhanced with increasing the sintering temperature.Furthermore,the presence of rod-like Ba-β-Al2O3 particles results in enhancement of fracture toughness of the in-situ synthesized composites due to crack deflection and crack bridging.     

粉末冶金Ti-Al合金表面多孔氧化膜的制备

以含CrO3的氢氟酸水溶液为电解液,采用阳极氧化法于粉末冶金Ti-Al合金表面制备多孔氧化膜。采用场发射扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱仪(XPS)对多孔氧化膜的形貌和结构进行分析,研究电解液各组份及浓度、阳极氧化电压对多孔氧化膜的影响规律,并利用电化学测试技术探讨多孔氧化膜的成膜机理。结果表明:合金在不含CrO3的HF电解液中阳极氧化不能获得多孔氧化膜,而是发生严重的腐蚀溶解。电解液中HF浓度和电压均影响氧化膜的形貌,在HF含量为0.2%时可获得规则的多孔氧化膜,孔径在50nm左右;当氧化电压为10V时形成的多孔氧化膜规则性较好,电压增大时多孔氧化膜结构遭到破坏。氧化膜中主要含有无定型的TiO2、Al2O3以及少量晶态的Ti2O、单质Al。多孔氧化膜的生长过程包括阻挡层的形成、多孔氧化膜的初始形成和多孔氧化膜的稳定生长3个阶段。     

超细氧化钨的制备及其光催化性能研究

以钨酸钠和盐酸为原料,碳纳米管为载体,采用一步法将钨酸颗粒直接沉积在碳纳米管管壁上,形成钨酸-碳纳米管(H2WO4-CNTs)复合物.或采用二步法将钨酸沉淀与碳纳米管复合,形成H2WO4-CNTs复合物.之后,在氧气气氛下进行煅烧,生成了氧化钨粉末.经物理性能测试,2种方法制备的H2WO4-CNTs复合物中钨酸颗粒的平均粒径分别为10 nm和100 nm.氧化钨粉末的平均粒径分别为250 nm和2μm,比表面积分别为36.53 m2/g和13.99 m2/g.采用紫外可见分光光度计测定了氧化钨的光催化性能,在11 W的日光灯照射下,当光照时间为30 min时,脱色率分别达到93.8%和79.1%.结果表明,一步法制备的氧化钨因具有更小的平均粒径和更大的比表面积,表现出更好的物理吸附性能和光催化性能.     

水热反应时间对二氧化锡纳米薄膜性能的影响

利用水热法制备二氧化锡纳米薄膜,研究了反应时间对薄膜性能的影响。结果显示:在宏观形貌上,随着水热反应时间的延长,SnO_2薄膜的宏观完整性有所改善;在表面粗糙度方面,随着水热反应时间的延长,薄膜表面峰的数量增加,峰的独立性增强,峰形变得尖锐,这使薄膜表面积增大;在显微结构方面,随着水热反应时间的延长,多孔结构变得均匀,孔的数量增加;基于制备周期的考虑,水热反应时间确定为7 d较为适宜。     

一维氧化钼纳米材料的研究进展

一维氧化钼纳米材料具有优异的电学性能、电化学性能、场发射性能和气敏性能,在催化剂、传感器、平板显示器、智能窗、电池电极等领域显示了广阔的应用前景;其主要制备方法有水热法、气相沉积法和模板法.该文在综述了一维氧化钼纳米材料的制备方法、性能及应用的研究进展之后,指出了当前制备方法中存在的问题,并展望今后的研究重点是如何将一维氧化钼纳米材料应用于实际.     

生产低碳钢管在穿孔顶头表面形成氧化膜的方法

在小型穿孔机组上生产热轧无缝钢管时,穿孔顶头会因塌鼻、黏钢、缺肉、开裂等四种原因失效。在高温弱氧化气氛下,通过生产少量低碳钢可以在穿孔顶头表面生成一层主要成分为FeO、Fe3O4的氧化薄膜。由于氧化膜具有低导热系数及在高温下软化的特性,因而可以起到隔热、润滑的作用,从而降低顶头表面温度,提高基体强度,并阻止热焊合。这将延缓黏钢、缺肉失效的发生,从而能够有效提高穿孔顶头的使用寿命。该技术已运用于宝钢股份精密钢管厂,可完全利用现有的设备,成本低廉,容易推广使用。