氮掺杂介孔碳/硫复合材料的制备及其用作锂硫电池正极材料的研究

以魔芋粉作为碳源、三聚氰胺作为氮源和氢氧化钾作为活化剂制备具有氮掺杂的多孔碳基材;利用热熔法将硫负载在该多孔碳基材中,得到碳硫复合材料,并将其用作锂硫电池的正极材料。采用扫描电镜、透射电镜、比表面分析仪、X射线衍射仪、热重分析仪以及X射线光电子能谱仪对材料的形貌、结构以及化学成分进行分析检测。实验结果表明:魔芋的凝胶化转变可原位固定三聚氰胺,从而实现氮元素在碳基材中的均匀分布,掺氮量高达6.22%,且所得碳基材具有丰富的微孔/介孔结构,比表面积为998m2/g。掺氮介孔碳/硫复合材料用于锂硫电池的正极材料时,表现出优异的电化学性能,在0.5C与1.0C的倍率下,循环200圈后的比容量分别为532mAh/g与490mAh/g,是一种理想的锂硫电池正极材料。     

膨胀碳微球/氧化锡复合材料的制备及其电化学性能

为了提高锂离子电池的能量密度,利用低温氧化-水热法成功制备了锡/碳复合材料,并采用SEM、TEM、XRD和恒流充放电分析表征锡/碳复合材料的性能.结果表明:利用锡/碳复合材料的协同效应能够提升锂离子电池的容量和循环寿命,当锡/碳复合比为1∶1时,复合材料展现出了最优的循环性能,同时保持高的比容量,在220次循环后,电流密度100 m A/g下,电池比容量为550 m Ah/g,容量保持率达到95%以上,远大于石墨理论比容量372 m Ah/g,说明锡/碳复合材料能够有效提高锂离子电池的能量密度,并具有良好的循环性能.     

有序介孔碳多面体的制备及其光催化性能研究

采用了简单的软模板水热合成法,制备了十二面体形状的有序介孔聚合物(OMP),在高温碳化下转化为有序介孔碳(OMC).之后将有序介孔碳用氨气活化,制备得到有序介孔氮掺杂碳(OMNC).通过TEM,SEM,BET,XPS,XRD,拉曼光谱仪等方法对制备的产品进行表征分析,探究氮掺杂过程对材料结构和性能影响.将不同活化温度下...     

多孔生物质碳/NiCo_2S_4复合材料的制备及电化学性能研究

以萝藦(Metaplexis japonica,一种草本缠绕植物)种子顶端的白色长绢毛为生物质碳的前驱体,氢氧化钾为活化剂,制备了管状的多孔生物质碳材料(AMJ).再通过水热法和硫化过程在多孔生物质碳材料上原位生长Ni Co2S4纳米颗粒.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和N2吸附-脱附分析表征了其微观形貌和结构.呈管状结构的多孔生物质碳材料的比表面积为2 831 m2/g,这有利于电解液/电极界面电荷的积累,同时促进电解液离子的扩散和传输.将AMJ/Ni Co2S4复合材料用作超级电容器电极材料,在三电极体系中进行电化学性能测试.在扫描速度为5 m V/s时,AMJ/Ni Co2S4电极材料的最高比电容可达1 041.6 F/g.同时,与纯Ni Co2S4电极材料相比具有良好的倍率性能和循环稳定性.     

储能电池用空心介孔碳/硫复合正极材料的制备及性能改进

针对高比能二次电池中,锂硫电池在反应过程中出现的中间产物溶解流失及体积膨胀等问题,采用模板法制备了一种具有空心结构的高孔容介孔碳球(标记为SiO_2~-空心碳),不仅提高了载硫量,而且可将多硫化物吸附在球体的空心结构和壳层的介孔孔隙中,从而抑制活性物质的溶解流失。扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)、氮气吸脱附表征结果表明多孔碳呈空心球结构,壳层布满介孔孔隙,孔径约为2～4 nm; X-射线衍射(XRD)图谱说明单质硫均匀分散在空心碳孔隙结构中;热重分析结果显示,SiO_2~-空心碳/S复合材料的硫含量为74. 2%;电化学测试表明,其首周放电比容量增加至1608. 6(mA·h·g~(-1)),循环100周后仍保持在863. 4(mA·h·g~(-1))以上,说明SiO_2~-空心碳/S复合材料具有较好的电化学活性及循环稳定性。采用KS6为导电剂,可以使复合硫电极循环100周后的可逆比容量提高至961(mA·h·g~(-1)),容量保持率提高至61. 7%,可见KS6导电剂可以明显改善SiO_2~-空心碳/S复合材料的循环性能。     

CoO/C复合材料的制备及其电化学性能研究

为了提高传统过渡金属氧化物的电化学性能,文中通过两步水热法制备了CoO/C复合材料,对电极材料进行一系列表征测试,通过三电极测试系统,对氧化钴/C复合材料进行电化学性能测试。研究结果表明：电极在1 A·g^-1的电流密度下测得的比电容为760 F·g^-1,在20 A·g^-1的电流密度下测得的比电容也达到了133.3 F·g^-1。由于材料的低成本,良好的电化学性能和对环境的友好性使其为设计下一代储能设备提供了参考。     

多壁碳纳米管/全同聚丁烯-1复合材料的制备及其性能

在转矩流变仪中通过熔融共混法制备了多壁碳纳米管/全同聚丁烯-1(MWCNTs/iPB-1)复合材料,讨论了MWCNTs用量对复合材料力学性能和热性能的影响。采用偏光显微镜(POM)观察了MWCNTs在iPB-1基体中的分散情况,并对复合材料进行了力学性能、维卡软化温度和熔体流动速率(MFR)测试。结果表明:当MWCNTs用量(质量分数)在0~2.0%时,用量小于1.0%时,MWCNTs可以较好地分散在iPB-1基体中,使iPB-1球晶的晶粒细化,其用量大于1.0%时,MWCNTs容易发生团聚现象;MWCNTs可以提高复合材料的力学性能和耐热性能,但熔体黏度略有增加,对加工性能影响不大。     

石墨烯/二氧化锰复合材料的制备及其电化学性能的研究

以氧化石墨烯、硫酸锰和高锰酸钾为原料,通过控制原料的配比、水热反应的时间与温度以及体系的p H值,制备了不同反应条件下的石墨烯/二氧化锰(RGO/MnO_2)复合材料.采用傅里叶红外光谱(FT-IR),X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及X射线能谱(EDS)对复合材料的形貌和结构进行了表征.结果发现:复合材料呈现出一种包覆状结构,二氧化锰有效嵌入石墨烯片层之间和包覆在其表面,既阻止了石墨烯片的团聚又能够很好地发挥协同效应;水热反应的时间和温度是影响复合材料形貌和结构的主要因素;通过循环伏安曲线和交流阻抗谱分析复合材料的电化学性能,测试结果表明二氧化锰的加入提高了复合材料的比电容量,在1 mol/L的Na_2SO_4电解液,2 mV/s扫描速率下,材料的最佳比电容量达到380 F/g.     

泡沫碳@SnO2复合材料的制备及电化学性能

为了提高氧化锡（SnO₂）电极的电化学性能,采用牺牲模板法和水热法相结合,制备了C@SnO₂复合电极材料。结果表明水热反应过程中生成的SnO₂纳米颗粒负载在泡沫碳的骨架上,或存在于泡囊中。C@SnO₂电极在0.1 A/g的电流密度下循环100圈后比容量超过660 mAh/g。在1.6 A/g的大电流密度下充放电时,电池的比容量达到较高水平（≥310 mAh/g）。这种优异的电化学性能归因于SnO₂纳米颗粒的纳米特性和泡沫碳的特殊结构,可以改善电子传导性,并适应脱嵌锂过程中SnO₂的体积变化。与纯SnO₂电极相比,C@SnO₂复合电极的比容量显著提升,稳定性也得到了增强。     

介孔二氧化钛的制备及其光催化性能

以异丙醇钛为前躯体,十六烷基三甲基溴化铵为模板剂,采用溶胶一凝胶法合成介孔二氧化钛．通过X射线粉末衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、比表面积测定仪对样品进行表征．以亚甲基蓝溶液为光催化降解对象,研究二氧化钛用量及不同模板剂对光催化性能的影响．实验结果表明：当催化剂用量在0．50g／L时,反应4h后亚甲基蓝的降解率可达到99．1％;在3种模板剂中,以十六烷三甲基溴化铵为模板剂合成的介孔二氧化钛光催化效果最好     

聚苯胺/氮掺杂碳纳米管复合材料的制备及其超级电容性能

采用化学氧化聚合法以不同浓度的苯胺单体制备聚苯胺(PANI-1和PANI-2),采用相同方法在氮掺杂碳纳米管(NCNTs)悬浮液中制备聚苯胺/氮掺杂碳纳米管复合材料(PANI/NCNTs-1和PANI/NCNTs-2)。利用循环伏安法、恒电流充放电和电化学交流阻抗技术对合成材料的超级电容器性能进行研究分析。在0.2 A/g电流密度下进行恒电流充放电, PANI/NCNTs-1和PANI/NCNTs-2复合材料可以获得较高的比电容。同时, PANI/NCNTs复合材料也具有优异的倍率性能和充放电稳定性,这都表明该复合材料在电化学储能器件领域具有广阔的应用前景。     

聚乙撑二氧噻吩/多壁碳纳米管复合材料的制备与电化学性能研究

以三氯化铁为氧化剂,通过原位聚合法制备聚乙撑二氧噻吩/多壁碳纳米管复合材料.热重分析结果表明：聚乙撑二氧噻吩/多壁碳纳米管复合材料相对于聚乙撑二氧噻吩具有更好的热稳定性;采用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、扫描电镜（SEM）对产物的结构与形貌进行表征,聚乙撑二氧噻吩在多壁碳纳米管表面形成了均匀的包覆层,两者之间存在一定的界面作用.在1 mol/L氯化钾（KCl）溶液中,采用循环伏安测试法（CV）研究样品的电化学性能,聚乙撑二氧噻吩/多壁碳纳米管复合材料的比电容可达139.8 F/g.     

介孔SBA-15/环氧树脂复合材料的性能研究

合成了孔径SBA-15介孔二氧化硅材料,利用超声波分散法制得了SBA-15/环氧树脂复合材料,TEM和氮气吸附脱附测试显示制备的SBA-15孔径为5 nm。通过SEM测试观察了介电复合材料中填料的分散情况;同时采用热失重分析、介电常数测定等方法对该介电复合材料的性能进行了研究。结果表明:SBA-15粒子的填充,可以提高环氧树脂的热稳定性,降低其介电常数。     

Sol-gel法制备介孔WO3-TiO2复合材料及其光催化性能

以非离子表面活性剂P123为结构导向剂,采用溶胶-凝胶法,通过调整P123与(W+Ti)的摩尔比例,经500℃煅烧制备出一系列不同介孔特性的WO3-TiO2复合光催化材料。利用X射线衍射图谱(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、比表面积分析仪(BET)对复合材料的形貌、孔结构及光谱性质进行表征。研究了介孔WO3-TiO2复合材料对罗丹明B的吸附/光催化降解能力。结果表明,以P123为模板剂所制备的介孔WO3-TiO2复合材料表现出较好的吸附/光催化性能,可见光照射下,0.5g的P123、(W+Ti)摩尔比为0.6%的复合材料经500℃煅烧,对200mL罗丹明B(10mmol/L)的吸附降解率140min后达到97.7%。     

二氧化锰/碳纳米管/聚吡咯复合材料的制备及性能

为了进一步实现其他材料与聚吡咯的性能互补与优化,先以甲基橙为掺杂剂,过硫酸铵为氧化剂,采用软模板法制备具有一维纳米结构的聚吡咯,再利用水热法制备二氧化锰/碳纳米管复合材料,最后将二氧化锰/碳纳米管复合材料与聚吡咯进行混合处理,改变复合材料中二氧化锰/碳纳米管复合材料和聚吡咯微米管的含量,得到了3种不同比例的二氧化锰/碳纳米管/聚吡咯复合材料. 采用扫描电子显微镜测试观察所得产物的微观形貌,通过X-射线粉末衍射仪测试其结构与组成,最后通过电化学工作站测试分析复合物的电化学性能与循环稳定性. 结果表明,二氧化锰/碳纳米管/聚吡咯复合材料在微观上复合均匀,电容性能比单独的聚吡咯或二氧化锰/碳纳米管复合材料量有显著改善.     

磷酸铁锂与碳复合材料的电化学制备及性能研究

利用电化学沉积法在铝箔上制备了掺杂导电碳的磷酸铁锂与碳复合的正极材料.通过对比磷酸铁锂市售样品、电化学沉积法制得的样品、电镀液询问沉淀样品这3种样品的物理表面形貌、电化学性能曲线,组装电池后的循环充放电性能曲线,研究了电化学沉积法掺碳对于磷酸铁锂正极材料结构和电化学性能的影响,得出了电化学沉积法制备LiFePO_4/C复合材料的可行性.     

碳纳米管/地质聚合物复合材料的制备及性能研究

为了改善地质聚合物(GP)的电学性能,以酸化碳纳米管(CNTs)为增强剂、高岭土为原料、水玻璃和氢氧化钠为碱激发剂,制备了碳纳米管/地质聚合物复合材料(CNTs/GP)。采用红外光谱仪、扫描电子显微镜及X-射线衍射仪表征复合材料的组成和微结构;采用热重分析仪测试复合材料的热稳定性;采用抗压强度测试和四探针法研究CNTs对复合材料的抗压强度和电导率的影响。CNTs的添加未影响GP的凝胶相结构。但CNTs与基体之间差的相容性在复合材料里产生了大量孔隙,降低了复合材料的抗压强度。CNTs的添加显著改善了GP的导电性,当CNTs的质量分数为5%时,CNTs/GP的电导率为8.6×10~(-6)S/cm。因此,适量添加CNTs,能使GP在保持较高的抗压强度的同时,具有较好的导电性能,可以应用于抗静电材料领域或电子元器件领域。     

聚乙烯/多壁碳纳米管复合材料的制备及性能

为了改善PE材料的综合性能,应用转矩流变仪,通过熔融共混的方法,制备了不同比例的PE/MWCNTs复合材料,研究了PE/MWCNTs复合材料的机械性能、结晶性能和热性能,并利用红外光谱探究了MWCNTs对PE性能的影响机理。研究结果表明,随着MWCNTs含量的增加,复合材料的屈服应力增加,断裂应力增大,抗冲击强度增大,结晶温度升高。     

聚吡咯/硫复合材料的制备及性能

为了抑制穿梭效应,提高锂硫电池的电化学性能,采用一步法制备聚吡咯/硫的复合材料。以过硫酸铵作为氧化剂、乙醇作为分散剂,用化学氧化聚合法制备导电聚吡咯的同时,原位沉积包覆硫,研究过硫酸铵和吡咯单体以不同氧化比反应制备聚吡咯/硫复合材料,并用SEM和TEM测试观察材料的形貌,用恒流充放电测试材料的电化学性能。结果表明:当过硫酸铵与吡咯以1∶1复合时,得到的聚吡咯/硫复合材料有较好的形貌;组装的电池在0.1 C的恒电流充放电测试下,初始放电比容量可以达到943.3 m A·h/g,循环20圈后,放电比容量仍然保持在747.9 mA·h/g,并且每圈的库伦效率都大于97%,表现出了较好的充放电性能和循环稳定性。     

PDA源多孔碳的制备及其电化学性能

多硫化物会造成锂硫(Li-S)电池活性物质利用率不足、电池循环稳定性差等问题,为获得高循环稳定性的锂硫电池,以聚多巴胺(PDA)纳米粒子作为前驱体制备多孔碳,以获得具有高的比表面积及导电性的碳材料,将其用作锂硫电池正极硫载体,分析该碳/硫复合电极的电化学性能.结果表明:在0.20 C电流密度下碳/硫电极首圈放电容量高达...