Fe3+掺杂活化木质素基木材陶瓷的制备及电化学性能

以造纸黑液提取的木质素为前驱体,柠檬酸铁(FeC_6H_5O_7)为催化剂,在1 200℃下保温烧结2 h,再以氢氧化钾(KOH)为活化剂,在800℃下活化1. 5 h制备木材陶瓷碳电极材料。采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、氮气吸附-脱附法(BET)、恒电流充放电以及循环伏安法等考察木材陶瓷的物相构成、比表面积、孔结构以及电化学性能。结果表明,当柠檬酸铁与木质素的质量比为1∶1时,活化木质素基木材陶瓷具有良好的石墨化特性,其比表面积可达712. 59 m~2/g,且孔径主要分布在1. 64 nm。同时,用该木材陶瓷所制备的电极材料在无机体系(6 mol/L KOH)中比电容可达115. 6 F/g,经过2 500次循环充放电之后其比电容保持率达75. 2%,表现出良好的电化学性能,具有作为理想电化学电容器的电极材料的潜能。     

木质素基酚醛泡沫炭的制备及性能研究

在碱性条件下,木质素可部分替代苯酚,通过树脂化生成木质素基酚醛树脂,酚醛树脂经物理发泡、高温碳化工艺制得木质素基酚醛泡沫炭。研究结果表明:木质素基酚醛泡沫的热稳定性良好,当纯化木质素添加量为20%(质量分数)时,木质素基酚醛最大炭收率为54. 60%,热稳定性优于其他泡沫;碳化后的4种木质素基酚醛泡沫炭(CF-L-0%、CF-L-10%、CF-L-20%、CF-L-30%)皆由100～600μm的泡孔及孔壁组成,其表观密度在0. 15～0. 23g/cm3之间,压缩强度最高可达3. 35MPa; 4种木质素基酚醛泡沫炭为非石墨化的碳质结构,其微观结构以微孔为主;木质素基酚醛泡沫炭的碳含量随木质素替代量的增加而提高,碳质量分数最高可达72. 34%。     

木质素酚醛基炭气凝胶的制备及电化学性能

以木质素、苯酚和甲醛为原料,NaOH为催化剂,溶胶凝胶法制备了木质素酚醛基有机凝胶,经CO2超临界干燥及高温炭化得到了炭气凝胶(LPCA)。采用扫描电镜(SEM)、比表面及孔结构分析仪表征了材料的结构,通过恒流充放电测试了炭材料的电化学性能。结果表明,制备得到的炭气凝胶以微孔和中孔为主,比表面积达356.6m2/g,首次放电比容量为583.94mAh/g,充放电循环30次比容量未见明显的衰减。     

模板法煤沥青基中孔炭的制备及其电化学性能

以煤沥青质为碳源,气相法二氧化硅为模板,制备中孔炭(Mesoporous carbon,MC),通过CO2活化调变其表面结构.用TEM、N2吸附、电化学工作站及Land电池测试系统等对产品炭的微观结构及电化学性能进行研究.结果表明:在活化温度900℃、CO2气流量100mL/min条件下,随着活化时间的增加,炭产品的BET比表面积、微孔孔容均呈增加趋势.在活化时间为150min时,产品炭的BET比表面积可达1 360m2/g,比活化前的比表面积提高了约88%.产品炭作为超级电容器电极材料表现出良好的电化学性能,活化时间为120min的样品,在1000mA/g的电流密度下,材料的质量比电容为135F/g,10000次充放电循环后,比电容值保持率高达93%.     

中间相沥青基活性泡沫炭的制备及其电化学性能研究

以中间相沥青为前驱体,经自挥发发泡法、KOH活化法制备的中间相沥青基活性泡沫炭作为超级电容器电极材料。采用扫描电镜、X射线衍射和低温(77K)N2吸附法对中间相沥青基活性泡沫炭的表面形貌和微观结构进行表征。中间相沥青基活性泡沫炭的比表面积为2700m2/g,总孔孔容为1.487cm3/g。通过恒流充放电、循环伏安和交流阻抗测试,考察了中间相沥青基活性泡沫炭作为超级电容器电极材料的电化学性能。在电流密度为0.02A/g时,中间相沥青基活性泡沫炭的比容量为240.48F/g,能量密度为33.4Wh/kg;在电流密度为5A/g时,比容量为166.68F/g,具有良好的电化学特性。     

模板法制备有序介孔炭及其超电性能研究

以F127为模板剂,通过模板法制备了有序介孔炭材料(OMC)。对样品进行了X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM),研究其结构和形貌。结果表明,OMC孔道有序规则,壁宽为10nm。电化学测试表明此电极材料具有良好的电化学性能,可逆性能好。在电流密度为700mA/g的条件下,经500次循环测试,有序介孔炭的容量保持率为90.5%。     

模板法制备聚苯胺空心微球材料及其电化学性能

运用模板法,以聚苯乙烯(PS)胶体粒子为微球核,使苯胺单体吸附于PS胶体粒子表面,然后利用原位的化学氧化聚合,制备出聚苯乙烯/聚苯胺(PS/PANI)核壳材料.然后再将PS微球核溶解,最终得到PANl空心微球材料.采用傅立叶变换红外光谱、扫描电子显微镜对所得材料进行成分和形貌的分析.利用循环伏安法、恒流充放电测试法和循...     

泡沫炭的制备和性能

泡沫炭是一种开孔相连的轻质炭材料,其最大的特点是多样性和可设计性,具有成为新一代功能材料、结构材料的潜力.以美国橡树岭实验室所制备的泡沫炭为主线,综述了制备泡沫炭的主要方法及其性能,并展望了泡沫炭的应用.     

胡萝卜基分级多孔炭材料的制备及电化学性能研究

以胡萝卜为炭源,采用KOH对胡萝卜炭进行活化,制备出具有高比电容的分级多孔炭材料。利用SEM、X射线衍射分析、低温氮气吸脱附等手段对制备的材料进行形貌及结构分析,结果表明,不同碱炭比会造成炭材料不同程度的结构变化,在碱炭比为2∶1时,所制备的炭材料孔隙结构分布最佳,比表面积高达3 111.45 m²/g,总孔容为1.51 m³/g。循环伏安(CV)、恒流充放电(GCD)等电化学测试表明,在最佳活化条件下制备的胡萝卜基多孔炭材料制成的电极在6 mol/L KOH电解液、0.5 A/g电流密度条件下比电容为486 F/g,表明材料具有良好的电容性能;当电流密度提升20倍时,电容量保留为原来的86%,表明材料具有良好的倍率性能;10 A/g电流密度下经8 000次循环后,电容保持率为97.3%,表明材料具有良好的稳定性。胡萝卜基多孔炭材料制成的电极片所组装的水系超级电容器器件能量密度可达14.67 Wh/kg,功率密度为1 000 W/kg。     

三聚氯氰衍生多孔炭的制备及其电化学性能研究

多孔聚合物因具有高比表面积、孔结构可调性、孔隙结构丰富、合成方法多样而引起了广泛关注，在储能领域，可将其炭化后应用在超级电容器的电极材料中。在这项工作中用溶剂热法制备出多孔聚合物(PSC),以PSC为前驱体，一步炭化法制备多孔炭PSC-T。结果表明：多孔炭PSC-T具有石墨化结构，含有大量介孔。其电化学性能优异，在电流密度为1.0A/g时，比电容为190.1F/g,经过5000次的循环充放电后，比电容保留率为90%。     

玉米芯活性炭的制备及其电化学性能研究

以玉米芯为原料,采用KOH活化法制备超级电容器用活性炭。利用低温氮气吸附及恒流充放电、循环伏安、交流阻抗等方法测定活性炭的孔结构及其用作电极材料的电化学性能。研究了脱灰对玉米芯活性炭孔结构及其电化学性能的影响。结果表明,在碱炭比3∶1、活化温度为800℃、活化时间为1h的条件下,可以制备出比表面积为2019m2/g、总孔容为1.084cm3/g、中孔率为15.6%的高比表面积活性炭。玉米芯经脱灰处理可以显著改善其所制活性炭的孔隙发达程度和中孔分布,脱灰玉米芯活性炭的比表面积、总孔容及中孔率分别可达2311 m2/g、1.246cm3/g和26.0%。玉米芯活性炭电极材料在3mol/L KOH的电解液中具有良好的电化学性能,其比电容量可达253F/g。脱灰玉米芯活性炭电极的比电容量更高(可达278F/g),比电容提高9.9%,且内阻更小。     

聚酰亚胺基活性炭的制备及其电化学性能的研究

通过炭化和进一步KOH化学活化的方法制备了聚酰亚胺基炭材料, 并将其用作双电层电容器电极材料. 采用DFT、XPS方法对其孔结构和表面化学性质进行了研究, 并通过恒流充放电等方法探讨了其电化学特性. 结果表明: 样品CPI的质量比电容是双电层电容和表面氮原子(尤其是N-5)所提供的赝电容共同作用的结果. 经活化后, 样品API比表面积达到1941m²/g, 主要形成0.7～2.0nm之间的微孔, 氮原子的影响可以忽略, 在50mA/g的放电电流密度下质量比电容达300F/g, 且电流密度达到1000mA/g时, 电容保持率仍为86.1%; 交流阻抗测试也表明样品API具有良好的双电层电容特性, 是一种新型的双电层电容器电极材料.     

石墨烯/炭气凝胶的制备及其结构与性能研究

以间苯二酚(R)和甲醛(F)为炭前驱体原料, 通过溶胶-凝胶法制备石墨烯/炭气凝胶复合材料。采用XRD、Raman、SEM和N₂吸附/脱附等对样品进行结构表征。结果表明: 石墨烯为R和F的聚合提供形核场所, R和F首先在氧化石墨烯(GO)表面聚合, 随着RF含量的增加, 复合炭气凝胶(RF)结构从石墨烯薄片层为骨架的三维网络, 经RF基炭球包裹于石墨烯的网络结构, 最终转变为球形团簇交联的三维网络。石墨烯/炭气凝胶复合材料的比表面积随着RF的增加先增大后减小。当GO与RF质量比为1︰100时, GO/RF-100用作超级电容器电极材料, 在6 mol/L KOH电解液中的比电容达169 F/g, 具有较好的电容特性。     

木质素基碳纤维制备的研究进展

木质素在自然界中储量丰富,并且可再生、碳含量高,将其应用于碳纤维的制备有着无可比拟的成本优势。简要介绍了木质素基碳纤维的发展进程,详述了硫酸盐木质素、有机溶剂型木质素和蒸汽爆破木质素的来源、结构差异及其碳纤维制备工艺过程进展,通过对比得出硫酸盐木质素是制备低成本碳纤维的最佳木质素原料,同时指出了木质素制备碳纤维的未来研究方向,旨在为木质素制备碳纤维的研究者提供参考。     

纤维素基多孔碳膜的制备及其电化学性能研究

以α-纤维素分散液为前驱体,采用简单的抽滤和热处理工艺制备多孔超薄碳膜。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜等方法对其结构进行了表征;采用循环伏安、恒流充放电、交流阻抗等方法研究了其电化学性能;并且研究了多级孔结构对所制备的碳膜电化学性能的影响。结果表明:制备的超薄多孔碳膜呈现多级孔结构,厚度约为1.5μm,在电流密度为0.5A·g-1时,容量达到169F·g-1;在2A·g-1的电流密度下,在循环5 000圈后,可以保持80%的容量,同时库伦效率几乎保持100%。     

废茶叶基活性炭的制备及其电化学性能研究

以废茶叶的炭化料为前驱体,KOH为活化剂(碱炭比1∶1、2∶1、3∶1),在800℃下活化1h制备双电层电容器用活性炭电极材料。利用扫描电镜、低温N2吸附对活性炭的形貌、孔结构进行表征,采用恒流充放电、循环伏安和交流阻抗等测试方法评价其在3mol/L KOH电解液中的电化学性能。结果表明,3种活性炭比表面积、总孔容和中孔率最高分别达1 900m2/g、0.919 4cm3/g和35.7%;3种活性炭电极材料在0.055 6 A/g电流密度下的比电容分别为202F/g、255F/g、194F/g,电流密度增加到2.780A/g时,电容保持率分别为84.2%、67.1%、86.6%;等效串联电阻仅为0.10~0.12Ω;在碱碳比为2∶1时制备的活性炭电极材料在2.363A/g下比电容为148F/g,经1 000次循环充放电后,其质量比电容为147.7F/g,电容保持率高达99.3%。     

柚子皮基层次孔炭的制备及电化学性能

以柚子皮水热炭为前驱体,KOH为活化剂,800℃活化制备层次孔炭电极材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、N2吸附法对活性炭的表面形貌和孔结构进行了表征,并评价了其在无机电解液体系(3mol/L KOH)中的电化学性能。结果表明,碱碳比为1∶1时制备的活性炭呈蜂窝状结构,其比表面积、总孔容分别达到1421 m2/g和0.7626cm3/g,相应的电极材料具有典型的双电层电容特性,质量比电容和体积比电容分别达到226F/g和250F/cm3(电极片密度为1.1g/cm3),1000次循环之后电容保持率达到91.45%。与柚子皮直接活化制备的电极材料相比,质量比电容和体积比电容分别增加了31.40%和37.36%。     

超级电容器活性炭/MnO2复合电极材料的制备及性能

KMnO_4和MnCl_2在140℃反应釜中反应6h并掺杂不同含量的活性炭,经球磨后制备成超级电容器活性炭/MnO2复合电极材料。通过BET测试得出,当活性炭含量为29%(质量分数,下同)时,复合电极材料的比表面积为451m~2/g。XRD结果表明,复合物的物相结构主要为非晶。SEM结果表明,复合电极的形貌为细小环绕微纳米绒球。XPS谱线表明不同活性炭含量的复合物中均含有Mn~(4+)。当扫描速率为50 mV/s时,复合电极的比电容值达365F/g,充放电效率为93%,等效串联电阻值仅为0.87Ω。经3 000次循环后,复合电极中均出现不同程度的晶体相,电极形貌变成颗粒状和块状,但复合粒子的均匀性增强,比电容值仅下降约6%。     

酚醛基活性炭布的制备及电化学性能研究

以实验室自制的酚醛基纤维布为原料,以二氧化碳为活化剂制备了系列酚醛基活性炭布(Activated Carbon Cloths,ACCs),利用低温N2(77K)吸附法测定了所制活性炭布的孔结构,并将所制得活性炭布用做超级电容器电极材料,采用恒流充放电法和交流阻抗技术考察了所制模拟电容器的电化学性能(电解液:1 M(CH...     

碳纳米管与石墨烯协同改性天然石墨及其电化学性能

以碳纳米管和氧化石墨烯为原料,二者按5∶3混合超声分散再高温还原制备碳纳米管/石墨烯/天然石墨(CNTs/rGO/NG)锂离子复合负极材料。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)和电化学测试等分析技术对复合材料的形貌、结构、电化学进行表征。结果表明:石墨烯和碳纳米管在天然石墨表面形成三维立体网络结构。与纯天然石墨相比,CNTs/rGO/NG复合材料具有良好的倍率性能和循环寿命,在0.1C时首次放电比容量为479mAh/g,可逆容量达473mAh/g,循环100次后容量为439.5mAh/g,容量保持率为92%,在0.5,1,5C不同电流倍率时容量依次为457,433,394mAh/g。