过渡金属氧化物/石墨烯复合材料的制备及其性能研究

利用水热合成法制备氧化镍/石墨烯复合材料,通过控制六水合硝酸镍、十二烷基硫酸钠和尿素物质的量比以及反应时间制备氧化镍。通过扫描电子显微镜（SEM）对所制备的氧化镍/石墨烯复合材料进行形貌观察;采用傅里叶红外光谱来表征各功能化官能团;利用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗等测试对其电化学性能进行表征。结果表明：在六水合硝酸镍、十二烷基硫酸钠以及尿素物质的量比为8∶2∶1,水热反应时间为20 h的条件下,经煅烧制备的氧化镍形貌特征较好;氧化镍和石墨烯材料在电流密度为2.0 A/g时质量比电容为248.80 F/g,是单纯NiO(113.00 F/g)的2倍多,复合材料电极具有优异的电化学性能。     

石墨烯/聚吡咯/棉纱线电极的制备和性能研究

柔性超级电容器对电极材料的导电性和电容性具有较高的要求。为提高纱线电极的导电性和电容性,以棉纱线、氧化石墨烯(GO)、吡咯(Py)为原料,采用化学还原法和原位化学聚合法,制备石墨烯(rGO)/聚吡咯(PPy)/棉纱线电极。观察聚合前后电极材料的表面形貌,测试聚合前后电极材料的电阻和电化学性能,结果显示:PPy颗粒包覆在rGO/棉纱线表面;rGO/PPy/棉纱线电极单位长度的电阻降到373Ω/cm;当电流密度为105.00mA/cm~3时,rGO/PPy/棉纱线电极体积比电容为27.63F/cm~3,电化学性能明显好于未加入PPy的rGO/棉纱线电极的性能。PPy的引入有利于改善rGO/棉纱线电极的导电性和电容性,适用于制备柔性超级电容器的电极材料。     

木质素基凝胶电极材料的组装及其电化学性能研究

本研究以木质素磺酸钠(LS)为功能分子,氧化石墨烯(GO)为模板,在80℃温和条件下通过一步水热法制备木质素/石墨烯复合水凝胶(LGH),并以此为自支撑的电极材料直接组装超级电容器,测试其电化学性能。通过扫描电子显微镜(SEM)、元素分析仪(EA)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)等测试和表征了LGH的微观形貌和结构组成。通过循环伏安法(CV)、恒流充放电循环法(GC)和电化学阻抗谱(EIS)测试其电化学性能。研究表明,LGH具有相互贯穿的网络结构,且木质素磺酸钠成功修饰于LGH的网络结构中。电化学测试结果表明,电流密度为1 A/g时,LGH在1 mol/L的HClO_4电解液中具有优异的质量比电容(140 F/g),为单纯石墨烯凝胶(81 F/g)的1.73倍,且该器件在电流密度20 A/g下表现出较高的倍率性能(74.3%)。     

石墨烯基超级电容器研究

石墨烯是一种单原子层石墨材料,其晶格是碳原子构成的二维蜂巢结构。石墨烯由于无毒、化学和热稳定性极高、高电子迁移率及超高强度,因而具有重要的科学意义和广泛的应用价值。目前已有几种生产石墨烯的方法,但大量生产石墨烯的方法有待于更进一步开发研究,以及在此基础上有望开发出高性能的石墨烯基超级电容器。     

生物质基多孔碳材料作为超级电容器电极的研究进展

生物质基多孔碳材料因原料来源广泛、价格低廉、环境友好等特点受到人们广泛关注,将其应用于超级电容器等储能器件可有效促进其在多领域实现高值化应用。本文通过深入分析近年来生物质基多孔碳超级电容器制备及应用的最新技术,从生物质原料种类、生物质基多孔碳材料的优化（活化和掺杂）及生物质基碳电极在不同超级电容器电极材料的应用等方面,归纳总结了生物质基多孔碳材料作为超级电容器电极未来面临的挑战。     

智能纺织用聚吡咯电极材料研究进展

聚吡咯材料因具有良好的导电性及柔韧性、价格低廉、易于合成而在柔性超级电容器中具有很大的应用潜力。文章首先介绍聚吡咯的制备方法,包括原位聚合和电化学聚合。然后阐述聚吡咯与碳基材料、金属氧化物、金属硫化物等复合电极材料的电化学性能及其在柔性超级电容器中应用的研究进展。介绍聚吡咯电极材料在智能纺织品中的应用。最后提出基于聚吡咯复合材料的柔性超级电容器电极材料存在的问题和未来发展方向。     

二氧化锰/碳复合电极研究进展

超级电容器是一种新型储能设备,具有功率密度高和使用寿命长等特点,从而受到人们的广泛关注。但超级电容器能量密度较低,限制其实际应用,通过将碳材料与二氧化锰复合成电极材料以提高超级电容器的能量密度。综述使用化学气相沉积法、水热法、电沉积法、静电纺丝法、模板法制备二氧化锰/碳复合电极材料在超级电容器中的相关研究,并且对其发展趋势进行展望。     

木质素基超级电容器电极材料的研究进展

木质素储量丰富、含碳量高、具有大量苯环结构,是新型储能设备超级电容器电极材料的潜在原料。木质素含有大量的醚键（占总连接键50%以上）,在炭化时容易形成多酚羟基型单元,该结构在充放电过程中能够有效增强赝电容,进而提高超级电容器电极材料的电化学性能。本文综述了木质素复合电极材料、木质素基活性炭材料、木质素模板化碳材料的应用,总结了木质素基超级电容器现阶段的发展方向,展望了木质素基超级电容器电极材料的可应用领域。     

基于木材的超级电容器电极材料的研究进展

天然木材由于其结构优异、数量庞大、种类丰富、可生物降解等特性成为研究范围较广的一种生物质材料.利用木材特有的结构制备得到的一系列多孔材料具有密度低、比表面积高、耐高温和膨胀系数小等优异性能,并且这些结构还为掺杂异质原子、负载过渡金属氧化物、聚合物提供了有效空间.采用木基多孔碳和其他新型导电材料制备得到的复合电极,不仅增...     

木质素基超级电容器电极材料研究进展

对木质素基双电层超级电容器电极材料、赝电容电极材料的制备技术与机理展开了综述,并对木质素基超级电容器材料的发展方向进行了展望,旨在为木质素基超级电容器材料的后续研发工作提供参考.     

高应变石墨烯纱线的制备及其电化学性能

为了制备具有高应变和良好电化学性能的纯石墨烯纤维组成的纱线,通过加捻法将石墨烯纤维制备成特定扭曲结构的石墨烯纱线。结果表明：柔性扭曲石墨烯纱线表现出优异的机械性能以及出色的电性能,随着股数和捻度的增加,断裂伸长率达到11.3%,拉伸强度达到90 MPa,电导率达到53.8 S/cm。利用石墨烯纱线进一步开发出石墨烯纱线超级电容器,所得到的石墨烯纱线超级电容器具有高比电容(48.06 mF/cm²)和长循环寿命(10000次循环后电容值保持率为85%～90%)。这种简便、绿色的加捻策略为制备结构可控、高性能的石墨烯纱线作为宏观结构部件提供了一种新方法,有望在开发新型石墨烯基材料方面显示出广阔的应用前景。     

石墨烯掺杂对木质素基碳纳米纤维电化学性能影响的研究

以木质素为硫源和碳源,聚丙烯腈为氮源和助纺剂,经静电纺丝、碳化和活化等步骤成功制备出了N、S共掺杂的碳纳米纤维。同时在纺丝液中掺杂石墨烯(GNs),利用GNs对N、S的吸附固定作用,提高碳纤维中杂原子含量,以该碳纳米纤维材料为活性物质,制备得到超级电容器。结果表明,制备的超级电容器在以6 mol/L KOH为电解液的双电极系统中具有良好的电化学性能,GNs掺杂前后超级电容器比电容从114. 6 F/g增大到253. 4 F/g,等效串联电阻从24. 1Ω减少到6. 8Ω,能量密度从3. 96 Wh/kg提高到8. 99 Wh/kg。     

碳化棉织物电极的研究进展

文章对碳化棉织物电极的研究现状进行了总结分析,指出碳化棉织物用作柔性超级电容器的柔性基底具有生产成本低、绿色无污染的优势,而提升碳化棉织物的电化学性能是今后的重点研发方向。     

石墨烯/针织复合电极材料的制备及性能测试

为了满足柔性智能可穿戴电子产品的供电需求,设计了一种与之匹配的柔性超级电容器。电极材料是决定超级电容器性能的关键因素,为提高电极材料的电化学性能和耐弯曲性能,以针织物为基底,采用电化学沉积法制备石墨烯/针织复合电极材料。通过SEM测试表征电极材料的表观形貌及结构;通过恒流充放电、循环伏安以及交流阻抗等测试表征电极材料的电化学性能。试验结果表明:石墨烯/涤棉针织复合电极最佳电沉积时间为150 min,比电容为57.76 F/g、电阻为21.14Ω;经过1000次循环充放电后,电容保持率仍然可达82.2%,循环寿命长且耐弯曲性能优异。     

面向柔性超级电容器的石墨烯/聚吡咯电极材料的研究

介绍柔性超级电容器电极材料的性能要求,综述国内外石墨烯/聚吡咯电极材料的研究进展及基于纺织纤维的石墨烯/聚吡咯电极材料的研究现状,重点针对柔性超级电容器电极材料的制备方法及其电化学性能进行总结,并结合柔性超级电容器电极材料的生产现状探讨其发展方向。     

石墨烯系吸附与分离功能材料研究进展

石墨烯高比表面积和优异的电学、热学、光学和力学性能以及疏水/超亲油等特性,为石墨烯在新型吸附与分离功能材料方面的研究与开发提供了新途径。主要介绍了近年来石墨烯系吸附功能材料(石墨烯基海绵、石墨烯凝胶、石墨烯/碳纳米管复合材料)、石墨烯系功能分离膜材料(石墨烯多孔膜、石墨烯掺杂聚合物分离膜、层状排列石墨烯膜)以及石墨烯系连续吸油与分离功能材料等的研究成果;分析和讨论了石墨烯系吸附与分离功能材料制备方法及其在油水分离方面的研究进展和应用前景。     

石墨烯/磁性颗粒复合吸波材料的研究进展

石墨烯具有独特的二维材料性质,单以石墨烯作为功能粒子制备的吸波材料,吸波性能未达到预期值。为了开发"薄、轻、宽、强"的吸波材料,将不同磁性材料与石墨烯复合,可以改善单一石墨烯吸波材料的缺陷。分析了目前不同石墨烯/磁性颗粒复合吸波材料的吸波性能,主要介绍了石墨烯/磁性颗粒复合吸波材料的国内外最新研究进展,探讨了石墨烯/磁性颗粒复合材料的研究趋势。     

钴氧化物/碳复合电极材料的制备及其电化学性能

金属氧化物/碳复合材料的设计与制备在超级电容器应用中具有至关重要的作用。为了研究钴氧化物对碳材料的电化学性能的影响,采用静电纺丝法对聚丙烯腈（PAN）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和钴金属有机骨架材料（ZIF-67）的混合溶液进行纺丝,制备复合纳米纤维膜。对此纤维膜进行高温碳化与氧化处理,从而获得钴氧化物/碳复合材料,并对其形貌结构与电化学性能进行表征。结果表明：钴氧化物能明显提高碳材料的电化学性能。当ZIF-67的负载量为20%时,获得的钴氧化物/碳复合材料电化学性能最优,其在1 A/g的电流密度下比电容可达187 F/g,约是无负载钴氧化物的碳材料的4倍。     

石墨烯/MnO2/纳米纤维素柔性电极材料的制备及其性能研究

本研究采用真空抽滤的方法复合纳米纤维素、石墨烯和MnO₂,制备石墨烯/MnO₂/纳米纤维素柔性电极材料,探讨了在三者不同配比、不同电化学扫描速率和不同电流密度下对柔性电极材料性能的影响。结果表明,随着扫描速率的增加,材料的比电容逐渐下降,当扫描速率为10 mV/s时,材料（m(纳米纤维素) : m(石墨烯) : m(MnO₂)=3∶5∶2）的比电容达117.5 F/g,当扫描速率为90 mV/s时,比电容降至40.4 F/g;随着电流密度的增大,材料的比电容逐渐下降,当电流密度为0.5 A/g时,材料(m(纳米纤维素) : m(石墨烯) : m(MnO₂)=3∶3∶4）的比电容达112.5 F/g,当电流密度为1 A/g时,比电容降为20.5 F/g;随着石墨烯的减少,材料面电阻增大,当石墨烯配比为50%时,面电阻为15.60 Ω/□,当石墨烯配比为30%时,面电阻增至47.20 Ω/□;材料(m(纳米纤维素) : m(石墨烯) : m(MnO₂)=3∶3∶4）循环充放电1次后,比电容为112.5 F/g,循环充放电100次后,比电容为90.9 F/g,表现出良好的充放电及循环使用性能。纳米纤维素对柔性电极材料的力学性能有极大影响,当纳米纤维素与石墨烯质量比为5∶5时,石墨烯/纳米纤维素柔性电极材料弹性模量达2184 MPa。     

氧化石墨烯基材料吸附重金属离子的研究进展

废水中所含的重金属离子对自然环境和人体健康造成了极大危害。在众多处理方法中,基于氧化石墨烯(GO)基材料吸附重金属离子的方法受到研究者关注。梳理近年来的研究文献,重点论述GO、不同GO基纳米复合材料、磁性氧化石墨烯(MGO)基纳米材料及还原氧化石墨烯(rGO)基材料的合成方法、重金属离子吸附概况等,通过结构表征及吸附热力学和动力学机理分析,为进一步研究、设计氧化石墨烯材料及处理重金属离子奠定基础。