高导电三明治状MnO2/CNTs/MnO2介孔材料的制备及其赝电容性能

MnO₂具有低成本、无毒性、高天然丰度和优异的理论比电容等优点,被认为是一种极具前景的超级电容器(SC)电极材料。赝电容电极材料MnO₂仍然存在导电性差以及充放电过程中易剥落的问题。本文利用恒电流沉积的方法在硝酸预氧化处理的碳纸表面制备了一种MnO₂/CNTs/MnO₂复合电极材料。X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和氮吸附测试证明,所制备的复合材料具有一种三明治状的夹层结构,同时富含5 nm左右的介孔,介孔结构能够保证电解液离子的高效传输。采用三维立体的碳纸能够为MnO₂提供丰富的附着位点,而电沉积法合成的α-MnO₂生长在有效的导电位点上,具有蓬松多孔的形貌,在MnO₂发生膨胀/收缩过程中,这种海绵状形貌可以有效降低材料受到的膨胀应力。中间层碳纳米管(CNTs)相互搭接于内外两层MnO₂之间,作为一种导电中继,提高了复合材料的导电性。该复合材料具有优异的电化学性能：在0.1 A·g^-1的电流密度下,能够获得428.8 F·g^-1的可逆比电容,并在5 A·g^-1的高电流密度下仍能具有80%的电容保持率。同时,电极表现出优异的循环稳定性,在1 A·g^-1循环6000次之后比电容仅衰减5%。     

石墨烯/聚苯胺/MnO_2的制备及其电容性能

采用π-π共轭吸附法结合液相共沉淀法制备了石墨烯/聚苯胺/Mn O2三元复合物,并考察了聚苯胺(PANI)的含量及其复合方式对复合物性能的影响。SEM和XRD结果表明,适量PANI的加入能有效地改善Mn O2的分散性,并减小其粒径,增大其孔隙率;循环伏安和交流阻抗测试结果表明,当PANI的质量分数为4%时三元复合物的比电容值较高,且循环稳定性很好,经3 000次循环后比电容仅减小到原始值的92.7%。     

多孔结构MnO_2电极材料的电容性能研究

本文采用水热法制备了超级电容器用多孔结构MnO_2电极材料,以碳纳米纤维(CNF)为模板,通过400℃热处理去除材料中的CNF,得到多孔道结构MnO_2。利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对样品的结构和形貌进行表征,通过循环伏安曲线(CV)测试了样品在0.5 mol·L-1的Na2SO4溶液中的电容性能。结果表明,CNF均匀分布在MnO_2材料中,制备的MnO_2主要呈纳米棒状结构;热处理后,部分纳米棒结构转化为颗粒状结构,且添加的CNF量越高,转化生成的颗粒状物质越多,颗粒状物质主要为Mn2O3。制备的材料在0~0.8 V(vs SCE)电位范围内主要表现为赝电容行为,添加10 wt%的CNF热处理后制备的样品比电容值最高,达到202 F·g-1。     

ACMS/MnO_2复合电极材料的合成及其超电容性能研究

通过水热反应制备活性炭微球(ACMS),并在炭微球表面原位生成二氧化锰(MnO_2),合成炭微球/二氧化锰(ACMS/MnO_2)复合电极材料。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对复合材料结构进行表征;通过恒流充放电等对复合材料的电化学性能进行研究。测试结果表明,反应中生成的MnO_2均匀包覆在ACMS表面,得到了直径约为0.2~0.3μm的球体。复合材料ACMS/MnO_2的首次放电比容量为316.5F·g-1,循环100次后的容量保持率为82.6%,优于单一的MnO_2。     

石蜡/介孔复合相变材料的制备及其热性能

以高岭土为原料,通过微波合成法制备比表面积大、孔容量高、孔径分布均匀的介孔材料;并以该介孔材料为载体,石蜡为相变材料,采用真空吸附法制备石蜡/介孔复合相变储能材料。以N2-物理吸附脱附法、扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM)测试介孔材料的微观结构,通过FTIR对复合相变储能材料的兼容性进行表征,DSC测定复合相变储能材料的热性能,扩散-渗出圈法确定复合相变储能材料的稳定性。结果表明,所制备的介孔材料比表面积为961.64 m2/g,孔容量为0.854 mL/g,平均孔径为2.78 nm;复合相变储能材料中石蜡的最佳质量分数为50%,相变温度为56.9℃,相变潜热为75.2 J/g;石蜡和介孔材料是简单的嵌合关系,复合相变储能材料具有良好的热稳定性和兼容性。     

纤维状介孔碳材料的制备及超级电容性能的研究

以间苯二酚-甲醛树脂为碳源,十六烷基三甲基溴化铵为表面活性剂,九水硅酸钠为助剂,制备纤维状介孔碳材料。采用扫描和透射电子显微镜对样品进行表征,表明样品具有纤维状形貌并存在无序介孔结构;氮气吸附脱附测试结果表明,样品具有较高的比表面积(1 257 m²/g),均一的介孔(4.0 nm);电化学测试结果表明,当电流密度为1 A/g时,其比电容为158.5 F/g,具有良好的电容性能和循环稳定性,可作为电极材料应用于超级电容器中。     

载银TiO2介孔材料制备及其光催化性能研究

以TiO2介孔球为载体、AgNO3为银源、KBr为沉淀剂,采用液相沉淀和光催化还原相结合的方法制备了AgBr-Ag-TiO2介孔材料.考察了样品结构及其光催化特性,对载银和光催化机理进行了探讨,并初步将样品应用于光催化涂层的制备.结果表明:AgBr在TiO2介孔球表面沉积,并通过TiO2光催化作用部分还原为单质银.一方面窄带隙的AgBr通过与TiO2耦合,可将TiO2的光响应波长拓展至可见光区;另一方面,所形成的银颗粒通过与TiO2形成肖特基结,抑制了光生电子、空穴的复合.因此,AgBr-Ag-TiO2介孔材料表现出较高的紫外光和可见光催化活性,光催化反应速率分别是单一TiO2介孔球的2.0倍和3.4倍,并保持了原有TiO2介孔球的吸附能力,在环境保护领域具有潜在的应用前景.     

纤维状介孔碳材料的制备及超级电容性能的研究

以间苯二酚-甲醛树脂为碳源,十六烷基三甲基溴化铵为表面活性剂,九水硅酸钠为助剂,制备纤维状介孔碳材料。采用扫描和透射电子显微镜对样品进行表征,表明样品具有纤维状形貌并存在无序介孔结构;氮气吸附脱附测试结果表明,样品具有较高的比表面积(1 257 m~2/g),均一的介孔(4.0 nm);电化学测试结果表明,当电流密度为1 A/g时,其比电容为158.5 F/g,具有良好的电容性能和循环稳定性,可作为电极材料应用于超级电容器中。     

CuS/CNTs复合材料的制备及电容性能研究

以CuSO-4·5H_2O为铜源、升华硫为硫源、乙二醇作为溶剂,采用溶剂热法制备CuS纳米花,并在溶剂热过程中加入碳纳米管(CNTs)作为碳源,制备CuS/CNTs复合材料。用X射线粉末衍射、拉曼、扫描电镜等对产物的组成、形貌和尺寸进行了物理化学表征分析;并使用电化学工作站测试电化学性能。测试结果表明:CuS为单斜晶系,CNTs的加入可以减小复合材料的内阻,提高复合材料的电化学性能。     

赝电容器用MnO_2电极材料的研究进展

基于过渡族金属氧化物的赝电容器因为具有能量密度高、充放电速度快、循环寿命长和绿色无污染等优点成为新型储能设备。使用不同物理和化学技术制备的MnO_2电极材料因为具有更高的理论容量和低成本优势受到研究和应用领域的广泛关注,但是MnO_2导电性能差的缺陷成为阻碍其大规模产业化应用的最大挑战。本文就目前提高MnO_2导电性和电化学性能的研究进展进行了综述,包括纳米导电增强体的引入和导电金属/离子等的掺杂对材料电化学性能的影响,并对未来发展趋势进行了展望。     

介孔TiO2晶须及其担载RuO2的电容性能

烧结法制备的介孔TiO₂晶须具有高结晶度,孔径可控,并且制备成本低,可以大规模生产。如能将该材料用于电化学电容器电极材料,则可以降低成本、提高电容器性能。采用孔径分布在10 nm左右的介孔TiO₂晶须及其担载氧化钌的材料制备了电极,循环伏安法分析表明该材料在中性的0.1 mol·L^-1的Na₂SO₄溶液中即具有典型的电容行为,并且在较宽的扫描范围表现出一定的电容特性;介孔TiO2晶须担载RuO₂后,其电容性能优异,比电容达到940.4 F·g ^_-1（以RuO₂质量计）,有可能作为电化学电容器的低成本大规模生产的电极材料。     

CNTs/PANI/NiHCF复合膜的共聚制备与电容性能

采用循环伏安一步共聚法在碳纳米管修饰的铂基体上制备出电活性CNTs/PANI/NiHCF复合膜;用循环伏安(CV)、恒电流充放电和电化学阻抗(EIS)等测试了复合膜的循环稳定性与电化学容量性能.研究表明,在电流密度为2 mA/cm~2时,CNTs/PANI/NiHCF复合膜的比容量高达217.69 F/g,比能量高达24.49 Wh/ks,当电流密度为10mA/cm~2时比容量仍可达212.98F/g,比功率可达8 489.75 W/kg,具有良好的功率特性和快速克放电能力;在2000次循环充放电过程中,CNTs/PANI/NiHCF/复合膜的容量仅衰减19.92%,电荷充放电效率一直保持在99%以上,是一种优异的超级电容器材料.     

TiO_2负载介孔材料的制备及性能

通过水热法一步合成了负载TiO_2的介孔吸附剂,并通过FTIR对材料的结构进行了分析,将所制备的介孔吸附剂应用于光催化染料废水中的罗丹明B和亚甲基蓝,结果表明:仅10min样品对罗丹明的最大吸附量可达20.54mg/g,对亚甲基蓝的最大吸附量可达23.85mg/g。对罗丹明需50min催化作用,降解率达99%以上,对亚甲基蓝只需25min催化作用,降解率达99%以上。     

Pt/TiO2介孔膜的制备及其光催化性能研究

以F127为介孔模板剂,钛酸异丙酯为前驱体,溶胶-凝胶法在载玻片上制备了TiO2介孔膜,用光还原法在TiO2膜表面沉积贵金属Pt,用SEM、XRD、XPS等对TiO2膜进行了表征。结果表明：TiO2膜具有介孔结构,为锐钛矿晶型,沉积在TiO2表面的Pt主要以单质形式存在。光催化结果表明介孔TiO2膜具有较高的光催化活性,表面沉积贵金属Pt后,光催化活性大大提高。     

介孔TiO_2光催化剂的制备及其性能研究

本文以钛酸四丁酯为钛源,以十二烷基磺酸钠为模板剂,采用水热法制备了系列介孔TiO2光催化剂。采用X射线衍射(XRD)、N2吸附-脱附(BET和BJH)和扫面电子显微镜(SEM)等测试手段对所制备系列样品的微观结构及其谱学性能进行了初步表征,并以甲基橙溶液为降解物测试其光催化活性,进而探讨了介孔TiO2光催化剂的最佳制备条件。结果表明,实验得到了以锐钛矿相为主的介孔TiO2纳米粉体,晶粒尺寸均为5nm左右,均具有Langmuir IV型孔径结构;对甲基橙溶液具有较强的光降解作用,晶化时间为28h、模板剂用量为5g时,对甲基橙溶液光催化活性最强,1h内降解率可达到98.54%。     

介孔CoMn2O4/还原氧化石墨烯复合材料的制备及其超级电容性能

采用共沉淀法制备了CoMn₂O₄/还原氧化石墨烯(CoMn₂O₄/rGO)复合电极材料,并研究了石墨烯含量对CoMn₂O₄/rGO复合材料形貌、微观结构及电化学性能的影响。结果表明:CoMn₂O₄纳米颗粒沉积在石墨烯纳米片的表面,随着石墨烯含量的增加,CoMn₂O₄纳米颗粒在r GO表面的分布逐渐均匀,聚集现象消失。CoMn₂O₄/rGO具有高的比表面积及优良的电化学性能,其中CoMn₂O₄/rGO20 (rGO质量分数为20%)电容性能最好,在电流密度1 A/g时具有1 420 F/g的比电容。CoMn₂O₄/rGO30(rGO质量分数为30%)的倍率性能和循环稳定性能最好。2 000次充放电后,样品CoMn₂O₄/rGO30在5 A/g时的比电容保持率为94%,样品CoMn₂O₄的比电容保持率为78%。     

一步电沉积法制备硫化镍/泡沫镍材料及其赝电容性能研究

通过一步电化学沉积法在泡沫镍(Ni foam,NF)集流体上制备了3D硫化镍(Ni₃S₂)材料,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)等对所制备材料的物化结构和形貌进行了表征,并采用循环伏安法(CV)、恒流充放电法(GCD)研究了其作为超级电容器电极的电化学性能。测试结果表明,制备的Ni₃S₂/NF-10材料具有相互连接的3D结构,表现出优异的赝电容性能。在1 A/g电流密度下,比电容高达2850 F/g。将电流密度提高到10 A/g,该材料比电容仍能达到1972 F/g,说明其具有优异的倍率性能。测试结果表明所制备的Ni₃S₂材料有望应用于电化学储能领域。     

海胆状MnO_2/RGO复合材料的制备及吸波性能研究

利用水热法制备海胆状MnO_2及海胆状MnO_2/RGO复合吸波材料。FT-IR表明,石墨烯被还原并成功与海胆状MnO_2复合;XRD测试结果表明,海胆状MnO_2晶型结构属于β-MnO_2;SEM分析结果表明,海胆状MnO_2的直径为3~5μm。对比MnO_2、RGO和海胆状MnO_2/RGO在0~18 GHz波段的电磁参数和反射率结果表明,复合材料的吸波性能得到了显著提高,厚度1.5 mm海胆状MnO_2/RGO具有最佳的反射损耗,在17.1 GHz时达到-19.2 dB,同时材料片材厚度增加,反射损失峰会低频移动。     

介孔材料TiO2/SBA-15制备及光催化性能研究

以三嵌段共聚物P123为结构导向剂、甘油作为助溶剂合成了孔道长度可控的六方介孔硅基材料SBA-15,随后在绿色溶媒超临界二氧化碳中合成介孔材料TiO2/SBA-15,利用XRD、N2吸附-脱附、SEM、TEM和EDX等技术对其结构进行分析表征。结果表明甘油的加入可以有效调控SBA-15的孔道长度,TiO2纳米颗粒负载之后,SBA-15六方介孔结构可以得到保持。以染料亚甲基蓝作为模拟污染物对其进行光催化降解测试,合成的负载材料TiO2/SBA-15的降解效果要远远超过纳米TiO2颗粒,同时SBA-15孔道长度越短,其降解效果越好。     

水热法制备高比表面积介孔TiO2粉体及其光催化性能研究

实验以β环糊精(β-CD)为造孔剂,采用水热法制备了高比表面积介孔TiO2纳米粉体.利用BET、XRD、N2 ad-sorption-sorption等方法对样品进行了测试.考察了水热温度、水热时间、焙烧温度、造孔剂添加量等因素对材料的比表面积及其光催化性能的影响.实验结果表明:当体系的水热温度180℃、水热时间8h、...