电化学法制备石墨烯电极及其电容性能表征

为探究石墨烯的电容性能,本课题以纯石墨烯薄膜为基体,采用电化学法制备石墨烯电极,并研究在不同恒电位处理后获得电极的电容特征。利用恒流充放电曲线、红外吸收光谱以及X射线衍射图对电化学处理后的电极进行了结构性能表征。结果表明:在碱性电解液下石墨烯电极经恒电位处理后,展现出较为优异的电容性能,当2. 0 V恒电位处理时,石墨烯电极比电容可达279. 6 F/g,有望成为超级电容器领域理想的电极材料。     

石墨烯/二氧化锰复合材料的电化学性能

通过共沉淀法制备了石墨烯/二氧化锰复合材料,研究了不同质量比的石墨烯与二氧化锰对复合材料结构与性能的影响.通过X射线衍射分析了复合材料的微观结构,用扫描电子显微镜观察复合材料的表面形貌,用恒流充放电、循环伏安及交流阻抗谱研究复合材料的电化学性能.结果表明:制备的复合材料中二氧化锰为α型二氧化锰,其中,当石墨烯质量分数为26.5％的复合材料具有良好的电化学性能,当以6 mol/L的KOH溶液为电解质时,其比电容达到313F·g-1,循环伏安测试表明其电化学可逆性较好.     

电化学法制备石墨烯/镍钴氧化物复合薄膜电极及其性能

用电化学法控电位制备石墨烯/Co₂O₃-NiO薄膜电极,通过XRD、Raman、SEM、TEM等仪器对所制备的薄膜进行表征。复合材料中Ni和Co主要以NiO和Co₂O₃的形式负载于石墨烯的表面,直径在50~200 nm之间。循环伏安测试结果表明,石墨烯/Co₂O₃-NiO复合材料性能较纯石墨烯材料明显提升。恒电流充放电测试表明,石墨烯/Co₂O₃-NiO复合材料具有高比电容,在2 A/g的电流密度下,复合材料的比电容最高达到503 F/g,循环500次后比电容保持率为91%。     

多孔氮掺杂石墨烯/MnO2的制备及其电化学性能

用双氧水造孔得到多孔氧化石墨,以尿素为氮源,通过水热法得到了多孔氮掺杂石墨烯(HNG)与MnO2的复合物HNG/MnO2.结果 表明:HNG/MnO2在0.5 A/g电流密度下的比电容可以达到246 F/g,当电流密度达10 A/g,比电容为172 F/g,可以保留70％的比电容.将HNG/MnO2作为正极与石墨烯水凝胶负极组装的非对称超级电容器,在0.5 A/g可以贡献71 F/g的比电容,当电流升至5 A/g仍可有43 F/g的比电容,保持率为62％.此外,非对称超级电容器在5 A/g的电流密度下,稳定循环3000圈后仍可保留90.8％的初始容量.     

低温热剥离制备石墨烯及其电化学性能研究

以石墨为原料,采用改进的Hummers法制备了氧化石墨,300℃下热剥离氧化石墨制备得到石墨烯.采用红外光谱、扫描电镜表征了石墨烯的还原程度及形貌结构,运用循环伏安、恒流充放电等测试方法研究了石墨烯的电容性能.结果表明:石墨烯片层之间被充分剥离开来,拥有一定的孔道结构.在1 mol·L-1的硫酸电解液中,石墨烯制备的电...     

电化学阴极剥离制备少层石墨烯及其微型超级电容器

以石墨为原料高效、绿色、低成本制备少层石墨烯,对石墨烯的规模化生产和应用具有非常重要的意义。电化学阴极剥离法是一种高效制备少层石墨烯的方法,但已有的报道均采用有机溶液体系,成本高且不够绿色环保。开发了一种绿色的水溶液电化学剥离方法,在6 mol·L^-1 KOH溶液中,将石墨作为阴极进行快速剥离制备出少层石墨烯。获得的少层石墨烯具有含氧量低[1.27%(质量)]、缺陷少(I_D/I_G < 0.035)、片径尺寸为5~10 μm、高电导率(大于200 S·cm^-1)以及良好溶液可加性等特点。基于此,采用叉指型掩模板辅助过滤的方法可以高效制备出图案化石墨烯基平面微电极,在硫酸-聚乙烯醇凝胶电解液中,构筑的准固态微型电容器在没有金属集流体存在的情况下,表现出高扫描速率,达到了100000 mV·s^-1,弛豫时间常数低至24 ms;以1-乙基-3甲基-咪唑双(三氟甲基磺酰基)亚胺和双(三氟甲基磺酰基)亚胺锂盐的混合液为电解液,所构建的微型超级电容器的工作电压达4.0 V,体积能量密度为113 mW·h·cm^-3,远高于目前报道的微型超级电容器的电化学性能(<50 mW·h·cm^-3)。     

聚吡咯/氧化石墨烯复合材料的制备及电化学性能研究

分别采用物理球磨混合法、化学原位聚合法和化学原位聚合-还原法制备了聚吡咯/氧化石墨烯混合物、聚吡咯/氧化石墨烯(PPy/GO)和聚吡咯/还原氧化石墨烯(PPy/RGO)复合材料。通过三电极测试其电化学性能(循环伏安、恒流充放电和交流阻抗)。结果表明,通过化学原位聚合法制备的PPy/GO(304. 5 F/g)比电容远高于物理混合(16 F/g)和聚吡咯/还原氧化石墨烯(126. 4 F/g)。化学法原位聚合法制备PPy/GO最佳条件是冰浴条件下和加入表面活性剂对羟基苯磺酸钠。并通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对化学原位制备的PPy/GO组成、结构和形貌进行了表征。     

液相剥离石墨烯的制备及其电化学性能

在有机溶剂中超声剥离膨胀石墨制备单层和多层石墨烯,对其微观形貌和结构进行表征,采用四探针表征方法考察了溶剂、时间和还原剂对石墨烯电导率的影响,优化了制备工艺参数,分析了石墨烯的性能. 结果表明,以丙酮为分散剂时石墨烯导电率最高,可达219.09 S/cm,石墨烯具有良好的电化学性能,比电容达18.8 F/g,在pH=7的磷酸盐缓冲溶液中,在0.1 V电压下对Pb2+有灵敏的溶出峰,检出限位达0.05 mmol/L.     

透明超级电容器电极的制备及其电化学性能研究

超级电容器因其充电速度快、使用寿命长、无污染以及免维护等特征,已经受到了越来越多国内外研究者的关注。本文研究了使用氧化铟锡-聚对苯二甲酸乙二醇酯(ITO-PET)导电薄膜和氧化石墨烯制备透明电极的方法。采用电沉积法将氧化石墨烯沉积到ITO-PET透明导电薄膜的表面制备得到电极材料,并研究其性能。     

石墨烯/δ-MnO2复合材料的制备及其超级电容器性能

采用螯合法制备了RGO/δ-MnO₂复合材料,并用X射线粉末衍射（XRD）、低压氮气吸附脱附（BET）、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）、能谱（EDS）、热重（TGA）对其结构和物相进行表征。采用循环伏安测试（CV）、恒电流充放电（GCD）以及循环测试对所制材料电化学储能进行测试。结果表明RGO/δ-MnO₂复合材料比纯石墨烯和纯δ-MnO₂具有更优异的电化学性能。当电流密度为1 A·g^-1时,RGO/δ-MnO₂复合材料的比电容可达322.6 F·g^-1,比纯δ-MnO₂电极材料高234.2 F·g^-1,比纯石墨烯高212.1 F·g^-1。当电流密度放大10倍后,RGO/δ-MnO₂复合材料的比电容保留率为79.1%。在1000次恒流充放电测试后,比电容为252 F·g^-1（99.6%）,说明该方法制备的RGO/δ-MnO₂复合材料是一种有应用前景的超级电容器电极材料。     

氢氧化镍电极的修饰及电化学性能的研究

镍系列二次电池的正极活性物质Ni（OH）2的晶型和镍电极的制备工艺对电池的性能具有较大的影响。文章以镍-氢电池作为对象,着重研究作为电池正极的氢氧化镍电极。通过不同的方法制备电极的活性物质Ni（OH）2,以Co、Zn和稀土作为掺杂剂对电极进行修饰,并对不同掺杂方式构成的电池进行了测试。用金相显微镜来观察Ni（OH）2的外观、颗粒大小;通过恒电流放电曲线比较各电极的放电性能,并通过XRD谱图了解样品的晶型结构。电池性能测试结果表明：采用配位沉淀法制备的Ni（OH）2晶体为最佳;在添加剂方面,Zn、Co、Sm均对镍电极的电化学性能影响较大。     

纳米银修饰电极的电化学性能初探

在圆柱形电解槽中,采用直流电沉积方法在导电玻璃上沉积银纳米材料,制备了Ag/I-TO、Ag/CNTs/ITO复合电极,并以制得的复合电极做工作电极,测定两种电极在磷酸缓冲溶液中的循环伏安响应曲线。CNTs具有很高的比表面积,除了对银离子的反应具有催化作用外,还可能对带有负电荷的SCN-离子具有吸附作用。实验结果表明：银修饰的碳纳米管导电玻璃电极具有很好的电化学活性,可用于检测SCN^-。     

Ti/BDD涂层电极的制备及其电化学性能研究

本文在热丝化学气相沉积(HFCVD)系统上,采用不同的工艺参数进行了钛衬底掺硼金刚石(Ti/BDD)涂层电极的制备试验,研究了衬底温度和碳源浓度对Ti/BDD涂层电极质量的影响,优化了制备Ti/BDD涂层电极的工艺条件.结果表明,沉积Ti/BDD涂层电极最合适的衬底温度为770 ℃,最适宜的C/H为2.0%.采用循环伏安法研究了用优化的工艺参数制备的Ti/BDD涂层电极的电化学性能,结果表明Ti/BDD涂层电势窗口宽、析氧电位高、背景电流小,是一种有广阔应用前景的电极材料.     

新型环保材料膨胀石墨的电化学法制备及性能

以有机-无机混酸溶液为介质用电化学法制备了膨胀石墨,并用扫描电子显微镜(SEM)观察其表面形貌,膨胀后的石墨具有丰富的网络状结构,形成吸附油的储存空间。膨胀石墨对重油的吸附量随着膨胀容积的增大而增加,合适的电流密度、电解液浓度以及反应时间是制备高膨胀容积膨胀石墨的关键。     

膨胀石墨的表面改性及其在PIR-RPUF中的应用

采用聚乙烯醇(PVA)、钛酸酯偶联剂对无卤阻燃剂膨胀石墨(EG)的表面进行了改性,同时将改性EG应用于PIR-RPUF(聚异氰脲酸酯改性聚氨酯泡沫塑料)的阻燃体系中。沉降试验研究表明,表面改性显著提高了EG在PIR-RPUF原料多元醇中的分散稳定性;X-射线光电子能谱(XPS)表面分析指出,改性EG表面存在大量羟基官能团。将改性EG与聚磷酸铵(APP)复合用于阻燃PIR-RPUF,其压缩强度得到相应改善。     

稻壳基活性炭电极材料制备及其电化学性能研究

以稻壳为原料,氢氧化钠为活化剂,制备活性炭.进一步将该活性炭作为电极材料,以氢氧化钾溶液为电解液,组装超级电容器.采用X射线衍射(XRD)、氮气吸附脱附(BET)、扫描电镜(SEM)等手段,分析了不同活化温度对活性炭的比表面积及孔结构的影响,并利用恒流充放电、循环伏安等方法研究了电容器的电化学性能.结果表明:800 ℃活化下活性炭的比表面积最佳,为2760 m2/g,孔结构发达.此条件下,在6 mol/L的KOH电解液中,活性炭电容器比电容达267.2 F/g,等效内阻仅2.2 Ω,倍率性能好.经过5000次循环后,其电容保持率仍有83.7%,表明该稻壳基活性炭电极具有优异的充放电可逆性和循环稳定性.     

莱克多巴胺在聚对氨基苯磺酸修饰的石墨电极上的电化学研究

以聚对氨基苯磺酸修饰廉价的石墨电极(PABSA/SG)制备检测莱克多巴胺(RAC)的电化学传感器,并采用循环伏安法(CV)、交流阻抗法(EIS)及差分脉冲法(DPV)对传感器进行了表征和研究。结果表明,在p H 7.5 PBS、富集时间30 s、脉冲振幅0.1 V、电压增幅0.008 V的最优条件下,该传感器灵敏度高、稳定性好,其线性范围为5.00×10-7~5.00×10-5mol/L,检出限达5.00×10-7mol/L。将该传感器用于猪肉样品的检测,回收率为92.5%~108.7%。     

PS-EG插层复合物制备及其改性聚苯乙烯的研究

通过化学氧化、高温处理将天然鳞片石墨制成膨胀石墨(EG),采用原位聚合法制备了聚苯乙烯-膨胀石墨(PS-EG)插层复合物,并将PS-EG复合物与PS进行熔融共混,研究了PS-EG复合物含量对PS结构及性能的影响。结果表明,PS-EG的加入,使得PS的冲击强度和热性能提高,而拉伸强度下降;当PS-EG含量为9%(质量分数,下同)时,PS的冲击强度提高了63.4%;EG在复合材料中呈蠕虫状分布;PS-EG复合物的存在增加了复合材料的界面效应,冲击断面呈现孔洞式结构。     

绿色环保法石墨烯的制备及其电化学性质研究

提出一种绿色环保型、高效的制备氧化石墨烯的方法迫在眉睫,以天然石墨为原料,采用插层法,利用高铁酸钾为强氧化剂,制备氧化石墨烯进而有水合肼还原成石墨烯。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线(XRD)、红外光谱(IR)对样品形貌及结构进行表征,采用循环伏安侧试法(CV)研究石墨烯材料的电化学行为结果表明:利用8 000目合成的石墨烯电化学行为最优,比电容达到126.2 F/g。     

氧化修饰石墨增强水合盐相变材料热性能的研究

采用复合芒硝(SCNa)为相变材料,以强氧化剂多步氧化法氧化石墨粉,然后采用物理共混法制备出具有优异相变热性能的氧化石墨/复合Na2SO4·10H2O相变材料.结果 表明:加入1％石墨粉,相变温度降低到26.5℃,相变潜热提高到195.8 J·g-1.加入强氧化剂氧化石墨粉,相变温度降低至25.4℃,对相变材料相变潜热提高较大,相比于SCNa材料增加了23％,达到216.5 J·g-1,具备较好的相变热性能.