超级电容器电极材料VS4@PPy的制备及其电化学性能

探索具有优异电化学性能的电极材料是推进超级电容器发展的关键,设计优化过渡金属硫化物并研究其电化学性能对超级电容器的发展和应用至关重要.具有多种不同形貌的VS4正是研究重点之一.采用简单的一步水热法制备了花状VS4纳米材料,通过原位氧化聚合法在VS4上包覆聚吡咯(PPy),得到VS4@PPy纳米复合材料.PPy出色的导电...     

聚吡咯/氧化锌纳米复合材料的电化学制备与性能研究

以草酸和十二烷基苯磺酸为电解质,利用电化学方法,基于镍片制备了ZnO质量分数不同(10%～30%)的聚吡咯/氧化锌(PPy/ZnO)纳米复合材料,并对其进行了表征和性能分析。结果表明基于镍片的复合材料中,聚吡咯呈典型的菜花状结构,白色的Zn0颗粒夹杂在PPy中,填充在PPy颗粒间的缝隙中,防止基底与溶液的直接接触,这种结构对基底有着很好的防腐蚀保护性能。而且随着质量比的增加,PPy/Zn0复合材料中的白色ZnO颗粒更为密集。研究发现PPy/ZnO复合材料比纯PPy具有更好的电化学性能,而且随着质量比的增加,PPy/ZnO复合材料的氧化还原可逆性、电化学交换反应与容纳电荷的能力等电化学性能有增强的趋势。     

碳掺杂MnSn(OH)6纳米立方电极材料的制备及其在超级电容器中的电化学性能

多壳层中空介孔结构由于比表面积大、结构稳定性好、离子传输路径短等优点被广泛应用于各类高性能电极材料,然而双金属氢氧化物多孔多壳结构在结构稳定性和电导率方面仍存在研究上的不足.通过MnSn(OH)6化学反应的自生长以及在碱性介质中的动态刻蚀,合成了尺寸均匀的MnSn(OH)6介孔单晶纳米结构,又通过静电组装在纳米立方体外...     

石墨烯/聚吡咯/聚苯胺复合材料的制备与电容性能

超级电容器是一种绿色储能节能器件,其性能主要是由电极材料所决定的.以疏松的石墨烯(GR)为模板,先后以吡咯(Py)和苯胺(ANi)为单体,采用两步原位聚合法制备了具有"三明治"结构的石墨烯/聚吡咯/聚苯胺(GR/PPy/PANi)复合材料,探索了原料比对复合材料结构、微观形貌、电化学性能的影响.研究表明,Py和ANi分...     

基于阵列芯片衬底上聚吡咯的药物电控释放

以吡咯(Py)单体为前驱液,腺苷三磷酸(ATP)为掺杂剂,通过恒电流法在阵列芯片衬底上制备聚吡咯-腺苷三磷酸(PPy-ATP)膜。通过扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱(EDS)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对PPy-ATP膜进行了形貌表征、元素分析和结构分析,结果表明ATP成功掺杂到PPy膜中。利用PPy的掺杂-去掺杂特性,在室温条件下研究了直流和交流电位对ATP的控制释放,结果表明释放5 h,直流电位的幅值越大,ATP的释放速率越快,累积释放率越大。对于交流电位,±0.8 V和±0.5 V作用下总的累积释放率相近,前者的累积释放率较后者快,±0.3 V条件下的累积释放率和释放速率都低于±0.5 V下的释放结果。总体来说直流和交流电位作用下的累积释放率明显大于自释放的结果。     

活性炭-聚吡咯混合电容器的电化学性能

低温下(0℃)化学氧化合成了盐酸掺杂聚吡咯。分别以聚吡咯和活性炭为电极材料组装成电化学电容器。采用扫描电镜、恒流充放电、循环伏安和交流阻抗测试仪研究了混合电容器的电化学性能。结果表明:低温下合成的聚吡咯呈颗粒状堆积,粒径为100～300nm;电流密度为6×10–3A/cm2时,混合电容器在1mol/LNa2SO4电解液中比电容高达178.6F/g,100次循环后比电容为初始容量的88.4%,漏电流仅为0.16×10–3A/cm2。     

硅基微结构上的聚吡咯功能薄膜均匀性研究

针对聚吡咯(PPy)功能薄膜在三维微结构上很难均匀电沉积,易出现MEMS超级电容器阴阳极黏连、接触等失效现象,通过控制吡咯(Py)单体与苯磺酸钠(BSNa)溶液的配比与循环伏安扫描速度,探索PPy功能薄膜在三维微结构上的均匀沉积方法。研究表明:当Py与BSNa摩尔比为1∶2,氧化石墨烯(GO)质量分数为0.4%时,以20 mV/s的扫描速度扫描56圈,制备出均匀致密的PPy功能薄膜。SEM测试表明:PPy功能薄膜具有良好的均匀性;恒流充放电测试表明:MEMS超级电容器具有良好的快速充放电特点。因此,本研究使三维硅基微结构上的功能薄膜均匀性得到明显改善,缓解了器件的阴阳极接触失效问题。     

珊瑚状聚吡咯的制备及其超级电容性能

采用化学氧化法以甲苯-4-磺酸钠掺杂制备了珊瑚状聚吡咯。通过FT-IR、SEM等方法对产物进行了结构表征,研究了其电化学电容性能。结果表明:制备的掺杂态聚吡咯具有表面光滑的珊瑚状结构,循环伏安曲线接近于理想的矩形,在充放电整个电位范围内,电位和时间都保持较好的线性关系,单电极比电容可达220F/g。     

MXene/聚吡咯复合材料的制备及其超电性能研究

新型材料MXene(过渡金属二维碳化物,氮化物和碳氮化物)由于其良好的电化学活性而被广泛应用于储能材料。聚吡咯因其具有稳定的导电性而常用作超级电容器材料。通过原位聚合法成功制备MXene(Ti_3C_2T_x)和聚吡咯(PPy)复合材料。利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对Ti_3C_2T_x/PPy复合电极材料进行表征,结果表明PPy均匀地包覆在Ti_3C_2T_x表面。这种独特的复合材料展现良好的协同作用,有效提高了电子和离子的传输速率。电化学测试表明:Ti_3C_2T_x和聚吡咯质量比为2∶1时复合材料表现出最好的电化学性能,当电流密度为1 A·g~(-1)时,Ti_3C_2T_x/PPy-2的比电容达到139 F·g~(-1),并且拥有较好的倍率性能。结果表明Ti_3C_2T_x/PPy复合材料可用于制备超级电容器电极材料。     

基于SWCNT复合硫化镍/氮化镍电极材料的制备及其电化学性能

以单壁碳纳米管(SWCNT)为碳源,氯化镍为金属源,硫脲为氮源和硫源,通过水热和高温热解方法制备N,S-Ni@S@C复合材料,并对复合材料进行物理表征和电化学性能测试。结果表明,SWCNT与硫化镍、氮化镍复合的结构不仅能提高电极材料的电导率,还能提供更多的活性位点供电解质离子插入或脱出,从而显著提高电化学性能。在三电极体系下,N,S-Ni@S@C复合材料具有较高的电压窗口(1.5 V)和优异的充放电能力,在电流密度为1 A·g^-1下,N,S-Ni@S@C的比电容可达162.45 F·g^-1。其比电容与SWCNT相比提高了2.61倍,与SWCNT和氯化镍复合材料(C@Ni)相比提高了19倍,与SWCNT和硫脲复合材料(C@S@N)相比提高了16倍。此外,以N,S-Ni@S@C复合材料为正极,商业活性炭(YP50F)为负极,组装得到非对称型超级电容器(N,S-Ni@S@C//AC)。该非对称型超级电容器在功率密度为818.78 W·kg^-1时,其能量密度可达41.03 W·h·kg^-1,在电流密度为1....     

PANi/PPy/GO复合材料的制备与电化学性能

利用两步原位聚合法制备聚苯胺/聚吡咯/氧化石墨烯(PANi/PPy/GO)复合材料,考察了苯胺/吡咯/GO原料比对复合材料结构、微观形貌及电化学性能的影响。结果表明,PPy和PANi分别以非晶态形式均匀地原位复合在GO和PPy/GO片的表面; PANi/PPy/GO复合材料主要是靠法拉第赝电容进行电荷存储,且比电容较大、电荷转移电阻较小、循环稳定性较高;当苯胺/吡咯/GO原料质量比为10∶5∶1时,所制备复合材料利用循环伏安法和恒电流充放电法计算的比电容分别达到最大值154.7和243.3 F·g~(-1)。PANi/PPy/GO复合材料可用于超级电容器的电极材料。     

不同形态聚吡硌的制备及其吸波性能研究

采用乳液聚合法和蒙脱土(MMT)原位聚合法分别制备了球粒状和片状的聚吡咯(PPy),并用十二烷基苯磺酸钠对其进行了掺杂。研究了掺杂率、MMT含量等对PPy产物电磁性能的影响,对比了由这两种PPy作为吸波剂的复合材料的吸波性能。结果发现在相同PPy含量下,片状PPy的吸波性能更佳。     

CaMoO4/GO复合材料的制备及其超级电容器性能

采用水热法成功合成了CaMoO₄/氧化石墨烯(GO)纳米复合材料。通过材料的表面形貌、晶体结构和电化学性能研究合成的纳米复合材料。结果表明,CaMoO₄/GO电极在电流密度0.5 A/g时比电容高达571.82 F/g,并且在1 A/g的电流密度下,经过1000次循环后的比电容保持率仍为84%。为了测试电极材料的实际应用效果,全固态超级电容器(ASC)分别使用CaMoO₄/GO和活性炭(AC)作为正极和负极进行组装。组装的ASC在功率密度1710.3 W/kg下显示出25.18 W·h·kg^-1的能量密度,并且能通过串联4个ASC为红色发光二极管供电。上述结果表明CaMoO₄/GO电极材料在高性能储能设备的应用中具有非常大的潜力。     

CuCo2O4纳米片在有序宏孔电极板上的制备

采用水热法在表面镀镍的有序宏孔电极板(OMEP)的表面和侧壁制备了金属氧化物——CuCo2O4纳米片,获得一种微型且高效的活性电极材料.通过扫描电子显微镜(SEM)观察到,在OMEP上生长的纳米结构由CuCo2O4纳米片组成.与在OMEP上生长的Co3O4纳米材料相比,制备的CuCo2O4/OMEP电极具有更好的电化学...     

电化学聚合温度对聚吡咯铝电解电容器性能的影响

采用化学聚合和电化学聚合两步法制作聚吡咯(PPy)铝电解电容器,研究了电化学聚合温度对PPy的微观形貌及聚吡咯铝电解电容器的电容和等效串联电阻Res的影响,结果表明:在10～20℃聚合所得到的聚吡咯铝电解电容器的电性能都比较理想,尤以15℃电化学聚合的为最优,其电容最大为12.6μF,Res最小为32mΩ。并且在此温度条件下制备的PPy致密性高,颗粒大小均匀。     

(CoFe)Se2@NC超级电容器电极材料的制备及其电化学性能

金属-有机框架(MOF)衍生的过渡金属硒化物和多孔碳纳米复合材料具有巨大的储能优势,是应用于电化学储能的优良电极材料。采用共沉淀法制备CoFe类普鲁士蓝(CoFe-PBA)纳米立方,并通过静电组装在CoFe-PBA上包覆聚吡咯(PPy)得到CoFe-PBA@PPy;通过在400℃氮气中退火并硒化成功制备了氮掺杂的碳(NC)包覆(CoFe)Se₂的(CoFe)Se₂@NC纳米复合材料,并对其结构和形貌进行了表征。以(CoFe)Se₂@NC为电极制备了超级电容器,测试了其电化学性能,结果表明,在电流密度1 A/g时超级电容器的比电容达到1047.9 F/g,在电流密度5 A/g下1000次循环后具有良好的循环稳定性和96.55%的比电容保持率。由于其性能优越、无毒、成本低和易于制备,未来(CoFe)Se₂@NC纳米复合材料在超级电容器中具有非常大的应用潜力。     

TiO_2/SrTiO_3薄膜电极制备及其光电化学性能研究

采用商用P25TiO2为原料制备纳米多孔TiO2电极,用水热法在多孔TiO2表面包覆SrTiO3。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜及紫外-可见光谱仪对TiO2/SrTiO3薄膜电极进行表征。探讨了水热反应温度对TiO2/SrTiO3薄膜电极组装染料敏化太阳能电池(DSSC)的光电化学性能影响。结果表明:在纳米多孔TiO2电极表面生成了均匀的SrTiO3包覆层,且SrTiO3包覆的样品吸收边有红移;与TiO2薄膜电极相比,不同水热反应温度下制备的TiO2/SrTiO3薄膜电极组装DSSC的光电转换效率均有所提高,180℃时全光转换效率提高了24%。     

聚3-辛酰基吡咯的合成及其光学特性研究

合成了一种大π共轭高分子———聚3 辛酰基吡咯(POPY)。利用1H NMR、FT IR和UV Vis对反应中间产物及目标产物POPY进行了结构表征。热重分析(TGA)表明,POPY可耐285℃的高温。通过真空I2掺杂处理,POPY的电导率提高了3个数量级,为0.023S/cm。采用标准后向简并四波混频(DFWM)系统对POPY的三阶非线性光学效应进行了研究。结果表明,在532nm处,POPY的三阶非线性极化率为9.2×10-10esu。光致发光(PL)研究表明,在360nm的紫外光的激发下,POPY能够发出很强的波长为414nm和437nm的蓝色荧光。     

NiO-CuO纳米材料的制备及其电化学性能

过渡金属氧化物因具有丰富的氧化还原位点、高的理论容量等特性,常被用作超级电容器的电极材料。但是,单金属氧化物的导电性普遍较差,极大限制了其电化学性能。选用泡沫镍为基底,采用静电纺丝法制备出NiO纳米纤维,并通过掺杂氧化铜制备NiO-CuO双金属氧化物电极材料。实验结果表明：在2 mol/L KOH溶液中,当电流密度为0.5 A·g^-1时,NiO电极的质量比电容为202.8 F·g^-1,5 000次循环充放电后电容保持率仅为30.28%。同等测试条件下,NiO-CuO电极的质量比电容高达410.4 F·g^-1,电容保持率为60.48%。因而,合理构建双金属氧化物作为电极材料,可充分发挥两种过渡金属的协同效应,大幅提高电极材料导电性和稳定性,进而提升电化学性能。     

三维ZnO/CdS光电极的制备及其光电化学性能研究

采用两步水热法,在FTO基底上制备了ZnO/CdS阵列薄膜。利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对样品的形貌和结构进行了表征,发现通过改变水热前驱体溶液中的表面活性剂,可以有效改变ZnO/CdS光电极的形貌。制备了一维和三维结构的ZnO/CdS薄膜,以制备的薄膜作为光电极,研究了其光电化学性能,发现三维ZnO/CdS电极具有更高的光电流密度和能量转化效率,分析了电极光电化学性能提升的内在机制。