多孔微晶炭的制备及储锂性能研究

将AR树脂液相炭化、高温炭化后,通过KOH活化及氢气还原制备了多孔微晶炭。采用N2物理吸附、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等手段表征了炭化、活化及氢气还原样品的孔结构、微晶结构和表面化学性质,并通过恒电流充放电测试和循环伏安测试研究了该材料作为锂离子电池负极材料的电化学性能。研究结果表明:炭化样品首次可逆比容量为565.6 mAh/g,活化样品高达925.3 mAh/g,但循环性能欠佳;经氢气还原后首次可逆比容量仍可达684.0 mAh/g,30次循环后维持在约600 mAh/g,具有很好的循环性能。     

石墨烯掺杂对炭气凝胶电化学性能的影响

以间苯二酚、甲醛、无水碳酸钠与氧化石墨烯为原料,通过溶胶-凝胶法制备得到了石墨烯基炭气凝胶.研究了石墨烯含量对材料微观结构与性能的影响.通过SEM对其表面形貌进行观察、XRD分析其结构和BET确定比表面积与孔径分布,再对所制备的材料进行电化学性能分析.结果表明:在进行一定量的氧化石墨烯掺杂后,炭气凝胶(CAG)表面孔隙...     

超级电容器用葛根基活性炭的制备及性能研究

以葛根为原料,通过K2CO3/KOH混合碱活化方法制备了高比表面积电极材料活性炭,采用氮气吸-脱附、X射线衍射光谱法(XRD)、恒流充放电以及循环伏安法考察活性炭样品的表面性质、孔结构以及电化学性能,进一步考察了碱活化浓度、活化温度对活性炭的比表面积、孔结构和电化学性能影响。结果表明:活性炭的最佳碱炭比为3∶1,活化温度为800℃,比表面积最高达2700 m2/g,在6 mol/L的KOH电解液中,超级电容器法拉第比电容为325 F/g,具有很好的电化学性能。     

嵌段共聚物对树脂基多孔炭电化学性能的影响

以间苯二酚(R)、甲醛(F)为原料,盐酸作催化剂,通过添加嵌段共聚物F127作致孔剂,利用溶液协同自组装和炭化处理制备多孔炭材料。采用扫描电镜、透射电镜和N2吸附分析不同F127加入量制得的多孔炭材料的形貌和孔隙结构,并利用直流充放电、交流阻抗技术和循环伏安法测定以上述多孔炭材料为电极的双电层电容器(EDLC)的电化学性能。结果表明:酸催化下的酚醛树脂基体网络结构在炭化过程中较好地保留了F127形成的微相结构,不同F127加入量制得的多孔炭材料比表面积在640～700 m2/g。F127/R为1.3时制得的多孔炭材料比表面积为701.2 m2/g,孔容为0.54cm3/g,其中中孔孔容0.362 cm3/g,中孔率达67.04%;在30%KOH电解质溶液中低电流密度(1 mA/cm2)充放电时的比电容为165 F/g,电流密度增大20倍,容量保持率为95%,经过5 000次循环,容量保持率达94%以上,具有良好的大电流充放电性能和循环性能。     

多孔炭电极的结构特性与其电化学性能

以中间相炭微球作为前驱体,在不同条件下进行炭化预处理,再经过化学活化热处理制备活性中间相炭微球,以此为电极材料组装超级电容器并进行电化学测试。研究发现:中间相炭微球的碳层取向随着炭化温度的升高而趋于规整,碳质前驱体整体抵御活化剂刻蚀的能力加强,表现为活化收率随炭化预处理温度的升高而增加,而比表面积和孔容则呈下降趋势;经过炭化预处理的活性炭微球系列样品具有良好电容保持率,在50mA/cm2放电时电容下降仅为1mA/cm2条件下的30%;将活性炭微球的碘吸附值与双电层比电容进行线性拟合,发现碘值与比电容具有良好的线性相关性。     

碳材料在锂空气电池中的应用及研究进展

综述了有关锂空气电池所应用的碳材料的种类及其性能,总结了不同种类碳材料的物理参数,如比表面积、孔体积、粒子尺度以及电导性等对锂空气电池性能的影响规律;以及碳材料改性对锂空气电池氧电极的性能改善。已有的文献数据表明用于锂空气电池的碳材料必须具有较好的导电性、较大的比表面积、合适的孔体积和粒子尺度等。这些物理化学参数为应用于锂空气电池的碳材料的选择提供了依据。     

改性活性碳纤维制备及脱除NO的实验研究

活性炭纤维(activated carbon fiber,ACF)具有很高的比表面积和良好的孔结构,孔径分布较窄。为进一步提高活性碳纤维的脱硝性能,并揭示脱硝机制,采用H2O2,KMnO4/NaOH,NaClO/KOH对ACF进行改性处理,用于燃煤污染物NO的脱除。经过改性处理后,ACF的比表面积和孔容都有不同程度的下降,平均孔径有一定的增大。经X射线光电子能谱法分析表面官能团发现,经过改性处理后ACF表面各类含氧官能团有一定的增加。实验分析了改性ACF对NO的脱除机制,认为脱除机制是由以物理吸附为主的初期阶段和以化学吸附氧化为主的后期阶段构成,且化学吸附阶段,ACF表面化学官能团的催化氧化作用使NO氧化为中间产物NO2,提高了NO脱除效果。结果表明,用摩尔浓度比为0.03 0.1的KMnO4/NaOH对活性炭进行氧化改性可以获得最佳的NO脱除效果。     

模板-物理活化法制备高性能中孔炭材料

研究了硅溶胶模板法制备的作为超级电容器电极材料中孔炭的孔结构和电化学性能.中孔炭的平均孔径和比电容随硅溶胶/炭源(葡萄糖)比的增加而增大.提出了一种硅溶胶模板法与CO2物理活化法相结合的模板-物理活化法以提高中孔炭的BET表面积来提高中孔炭的比电容.采用恒流充放电和电化学阻抗谱研究了中孔炭的孔结构与倍率性能的关系,并与商品化微孔活性炭作了比较.结果表明平均孔径较大的中孔炭具有较好的倍率特性.模板-物理活化法制备的中孔炭具有高比电容和良好的倍率特性.     

Preparation of Pt supported on mesoporous carbons for the reduction of oxygen in polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC)

Porous carbon materials (SM-C, HS-C and TM-C) were prepared using commercial colloidal silicas (SM-30, HS-40 and TM-50) and a resorcinol-formaldehyde resin as a removable template and a carbon precursor, respectively. All of the prepared carbons had high surface areas with narrow pore size distributions. In particular, the pore diameter of the carbons could be controlled over a range of mesopore size by the use of an appropriate silica employed as a template. Mesoporous carbon templated using TM-50 had the largest pore size, while that for SM-C, was the smallest. Pt nanoparticles were supported on these mesoporous carbons for use as a catalyst in a polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC). The crystallite size of the Pt catalyst was found to be closely related to the properties of the corresponding carbon support. A carbon support with a large pore size and a high surface roughness was found to favor the dispersion of Pt crystallite. In a single cell test, the Pt catalysts supported on mesoporous carbons exhibited higher cell performance than that on activated carbon. In particular, the Pt/TM-C catalyst showed the best cell performance among the catalysts tested. In addition to the high surface area of the active metal, the large pore size of the Pt/TM-C appears to have positive effect on the distribution of ionomer, resulting in facile formation of a triple-phase boundary.     

DBU-GAC型CO2吸附剂性能研究

为了实现烟气CO2的低成本、高效捕集,研究负载1,8-二氮杂二环[5,4,0]十一碳-7-烯（1,8-diazabicyclo[5,4,0]undec-7-ene,DBU）的颗粒活性炭（granular activated carbon,GAC）吸附剂对CO2捕集性能。DBU负载率越高,吸附剂比表面积、总孔容积和微孔容积越小,平均孔径与负载率呈明显的负相关性;Langrnuir模型是拟合DBU在GAC上吸附行为拟合优度最佳的模型,DBU在GAC上单分子层吸附要多于多分子层吸附;DBU-GAC吸附剂在低于140℃时具有良好的热稳定性,DBU能抑制吸附剂水分蒸发,有利于DBU与CO2耗水反应;DBU溶液对CO2具有很高的捕集效率,是常用-乙醇胺-甲基二乙醇胺（monoethanolamine-methyl—diethanolamine,MEA-MDEA）复合胺溶液的2．6～3。3倍;GAC负载适量DBU对模拟烟气CO2具有良好的捕集效率,消除膜封效应能提高DBU-GAC吸附剂对CO2的吸附容量。     

碳纳米管在电池工业中的潜在应用

介绍了碳纳米管的结构,叙述了碳纳米管在电池领域的潜在应用.碳纳米管是一种极具发展前途的贮氢材料,它具有较高的贮氢量,能够反复进行吸贮氢和释放氢的可逆过程;作为锂离子电极材料,碳纳米管具有高于石墨的嵌锂容量和良好的循环性能;在碳纳米管上沉积贵金属制成燃料电池的催化剂能减少贵金属的用量,降低催化剂的颗粒尺寸和提高催化剂的性能.     

适用于锂氧电池的高容量碳基电极

以碳酸钠为催化剂,将间苯二酚与甲醛进行缩聚,所生成的气凝胶在800℃的惰性气氛中进行碳化以制备多孔的碳气凝胶。碳的多孔质地由改变凝胶前体中间苯二酚与催化剂的摩尔比来调节,摩尔比的范围为100~500。气凝胶和碳气凝胶的多孔结构以在绝对温度77K下进行的氮气的吸附–解吸附测量结果表征。已经发现,总孔隙度和碳的平均孔径随着凝胶前体的摩尔比的增加而增大。作为一种活性材料,碳气凝胶用于制造合成碳电极。合成碳电极的电化学性能以将其用作锂/氧电池的负极来进行测试。由静电充放电测量发现,随着摩尔比的增加,由碳气凝胶制造的锂/氧电池的比容量由716 mAhg1增加到2077 mAhg1。所得到的最初10次充/放电循环的电压分布图表明,这些碳样品具有出色的循环稳定性。     

球磨时间对LaNi5-CNTs复合材料的影响

采用机械合金化的方法制备了碳纳米管(CNTs)与LaNi5合金粉的复合贮氢材料,考察了球磨时间对复合材料微观结构及电化学性能的影响。球磨时间越长,CNTs断裂程度越高;球磨后,复合材料具有好的活化过程,并保持了相对较高的放电容量,1C放电容量为311 mAh/g(5%CNTs),3C放电容量为244 mAh/g(10%CNTs)。     

制备条件对钙基吸收剂同时脱除NO2／SO2的影响

测定了不同条件下制备得到的飞灰／Ca（OH）,水合吸收剂的比表面积和孔径分布,并在固定床反应器内进行了同时脱除NO2／SO2的实验。结果表明：飞灰和Ca（OH）2通过水合反应可以得到具有较高比表面积和更丰富孔隙结构的钙基吸收剂,较高的水合温度、较长的水合时间、适宜的飞灰／Ca（OH）2质量比和固液比以及较低的干燥温度,有利于提高吸收剂的比表面积、优化孔隙结构并增强吸收剂的脱硫脱硝活性。     

超级电容器用多孔碳材料的研究进展

双电层电容器是近年发展起来的一种新型储能装置。制备双电层电容器电极的材料主要为多孔碳材料 ,目前碳电极材料电容器已成功地商业化。介绍了双电层电容器用活性炭粉、活性炭纤维和炭气凝胶等的制备方法、结构与性能的关系及结构控制等的研究进展。讨论了碳材料结构性能如比表面积、孔径分布、表面官能团等对双电层电容器性能的影响。同时介绍了双电层电容器用中孔碳材料的孔径控制方法如催化活化法、混合聚合物炭化法和模板炭化法等的研究发展情况     

污泥与煤混烧中飞灰对汞的吸附特性

为了解飞灰对汞的吸附特性,用氮气吸附等温线分析了4个飞灰样品的比表面积和孔隙分布;应用基于(Frenkel- Halsey-Hill,FHH)模型的方法计算了它们的分形维数,分析了飞灰样品的化学组分对汞吸附的影响。结果表明,飞灰残碳量与汞含量呈正相关关系。飞灰颗粒比表面积增大,飞灰的汞吸附趋于增加。孔分布越宽越有利于汞的吸附, 其中微孔在汞吸附过程中发挥更为重要的作用。飞灰样品的分形维数处于2.1~2.6之间,且分形维数能较好地反映飞灰对汞的物理吸附性能。烟气成分与飞灰化学组成可能对汞存在一定的催化氧化作用。     

一种生物污泥热解半焦孔隙结构特性

污泥半焦的孔隙结构是影响热解反应的重要因素之一。该文利用固定床反应器在N2气氛下,温度为300~900℃对一种取自香港的生物污泥进行热解。采用ASAP 2010型比表面积及孔径分布分析仪测定生物污泥热解半焦的比表面积及其孔隙结构,研究污泥半焦的孔隙结构在热解过程中的变化规律。利用分形理论和等温吸附理论对半焦进行分析。试验研究与理论分析表明,随着热解终温的提高,孔隙结构变得发达,孔的种类多样化,总孔容积逐渐增加。比表面积总体呈现增加的趋势,从300℃时的0.72 m2/g增加到900℃时的64.88 m2/g,平均孔径为3.7~8.53 nm。不同温度制得的半焦,孔径分布具有相似的特点,在孔径为4 nm左右出现峰值。表面分形维数随热解终温的提高而增高,从2.539增加到了2.824,表面分形维数的增加,有利于污泥的热解。     

油页岩颗粒孔隙结构在燃烧过程中的变化

化石燃料的燃烧特性与其孔隙结构关系密切。采用氮气等温吸附/脱附法对桦甸油页岩及其在850℃条件下燃烧所得到的焦样的孔隙结构进行了测量，并结合油页岩燃烧特性对孔隙结构变化机理进行了分析。油页岩内油母的热解和页岩灰在燃尽阶段熔融变形使得孔容积和内表面积在燃烧过程中经历了减小、增大、再减小的一个复杂变化过程。此外，页岩灰的熔融变形还使得油页岩颗粒内部的孔由均一的具有平行壁的狭缝状孔逐渐变成多形态的孔，使得孔隙分布由主要集中在中孔变成不同尺寸的孔拥有的孔容积相差不大。为提高油页岩燃烧装置的燃烧效率，适当延长油页岩颗粒在燃烧装置内停留时间的同时，更应当减小样品的颗粒尺寸。     

活性炭基脱硫复合材料的制备

以成型活性炭为基体材料,采用浸渍吸附方法制备成型的氢氧化钠(NaOH)复合活性炭材料,分析成型活性炭的孔结构、NaOH溶液浓度以及浸渍时间对成型复合活性炭中碱负载量、孔结构和反复脱附一负载处理的影响.结果表明,高比表面积成型活性炭具有较好的反复吸附-脱附能力和稳定性,再生性能好.     

高温还原性条件下煤焦孔隙结构的变化规律

研究了在高温还原性条件下煤焦的孔隙结构的变化规律。煤焦的制备在携带流反应器(entrained flow reactor,EFR)中进行。EFR能够模拟实际煤粉炉火焰区的温度和气相环境。氮气吸附和扫描电镜被用来描述煤焦的结构。由于高温还原性的气氛,气化反应对煤焦颗粒的孔隙结构和形态的影响不可忽略。根据孔隙结构和分形的分析,比表面积、孔容积、平均孔径和分形维数都有相同的变化趋势,并且煤焦的比表面积的变化可以归因于微孔的形成和变化。尽管如此,由于各种因素的存在,煤焦结构的变化规律是很复杂的。扫描电镜的照片显示了煤焦颗粒的不同形态是由于不同的煤显微组织和碳转化率。