普鲁士蓝镶嵌聚吡咯薄膜电极的制备及其电化学电容性质的研究

为提高聚吡咯电极材料电化学性能，研制出一种普鲁士蓝(PB)镶嵌聚吡咯(PPy)薄膜电化学电容器电极。采用化学沉淀法结合气相聚合(VPP)法将同步合成的PB引入PPy薄膜中，制备了自支撑聚吡咯/普鲁士蓝(PPy/PB)复合电极材料。利用扫描电子显微镜、拉曼光谱、X射线粉末衍射技术等对复合材料的形貌及结构进行表征。在三电极体系和对称超级电容器中研究PPy/PB复合材料的电化学表现，研究结果表明，PPy/PB复合材料组装的超级电容器比电容高达447.6 F/g。不同电流密度下充放电性能研究表明，电流密度从1.0 A/g增大到10.0 A/g时，PPy/PB比容量保持率为70.8%,具有优异的倍率性能。通过4 000次恒流充放电后PPy/PB电容保持率为76.9%,高于纯PPy电极材料，显示出较好的电容性能。     

分等级β-Ni(OH)_2花状微球的制备及其电化学性能研究

以L-精氨酸(L-Arginine)为结构导向剂,利用水热法合成由纳米片组装成的分等级β-Ni(OH)_2花状微球。采用XRD、SEM、TEM及N_2吸附脱附对样品的微观结构、表面特性及比表面积进行了表征,深入分析其合成机理,并通过循环伏安、充放电、交流阻抗等测试考察了该电极材料的电化学性能。结果表明,分等级β-Ni(OH)_2花状微球具有优异的电化学电容特性,在电流密度为5 m A/cm~2时,β-Ni(OH)_2的比电容值高达1 048.5 F/g,500圈充放电循环后,其比电容仅衰减了9.2%,可见所制得样品是一种理想的超级电容器电极材料。     

Ni(OH)2/活性炭复合材料在超级电容器中的应用

用化学沉淀法在活性炭(AC)表面和微孔内掺杂不同量的氢氧化镍,制备了氢氧化镍-活性炭[Ni(OH)2-AC]复合材料. 用X射线衍射(XRD)和氮气吸附等温线等对活性炭和复合材料进行表征,结果表明,所制材料为b-Ni(OH)2-AC复合材料. 对不同掺杂量的b-Ni(OH)2-AC复合材料的电化学性能进行了研究,循环伏安、恒流充放电实验表明,少量氢氧化镍掺入活性炭表面和微孔中,所得材料的比电容较活性炭有所提高,并具有良好的充放电性能;当氢氧化镍的掺入量为6%(w)时,所制备的超级电容器单电极表现出优良的电化学性能. 以活性炭电极作负极,复合材料作正极制成复合型超级电容器,循环性能测试发现,掺入6%(w)氢氧化镍的复合材料制成的Ni(OH)2-AC/AC复合型超级电容器比电容高达330.7 F/g,比活性炭(AC/AC)超级电容器比电容(245.6 F/g)提高了34.6%,且Ni(OH)2-AC/AC复合型超级电容器具有更好的循环充放电性能.     

PANI/MnO_2电极的制备及其在超级电容器中的应用

以盐酸为掺杂剂,苯胺为单体,过硫酸钾为引发剂,用MnO_2作添加剂,以水溶液聚合法制备了导电聚苯胺/MnO_2复合电极材料。将所制备的材料制作成超级电容器用的电极片,通过对电极材料进行CV测试、阻抗测试及超级电容器充放电测试,探讨了MnO_2添加量对聚苯胺/MnO_2复合电极的电化学性能影响。结果表明,当苯胺用量为0.3 mol时,MnO_2添加量为1.5 g时所制备的聚苯胺/MnO_2复合电极材料具有最佳的电化学性能。基于该电极片的超级电容器比电容高达408 F·g~(-1)。     

NiCo_2O_4修饰活性炭纤维作为超级电容器正极材料及其性能研究

为了改善活性炭纤维的电化学性能、提高比电容,以硝酸镍和硝酸钴为金属源、尿素为碱源,采用水热法对一步活化法制备出的PAN基活性炭纤维(ACF)进行修饰,使其表面均匀负载海胆状的镍钴氧化物(ACF/NiCo_2O_4),通过扫描电镜、X射线衍射等对样品进行形貌和成分表征,采用三电极体系对材料进行电化学性能测试。结果表明,在1 A/g的电流密度下,其质量比电容达到469. 4 F/g,而电压降只有-0. 004 5 V,恒流充放电循环5 000圈后,其电容保持率为97. 87%,证明ACF/NiCo_2O_4材料具有较大的比电容和良好的循环稳定性,可用作超级电容器电极材料。     

化学-物理混合活化法对超级电容器用活性炭的改性研究

以活性炭粉末为原料,采用氢氧化钾-水蒸气混合处理法制备超级电容器用活性炭电极材料。通过N2吸附法对材料的比表面和孔结构进行研究,发现活性炭的孔结构和孔径分布得以改善。通过循环伏安和交流阻抗等方法研究活性炭电极的电化学性能,结果表明,超级电容器电化学窗口可以达到4．47,充放电为97．3％,单电极比容量为245．3F／g。通过此方法处理后的活性炭更适宜用作超级电容器的电极材料。     

微孔炭/聚苯胺纳米线复合材料的制备及其电化学电容性能

纳米线型导电聚合物是一种具有良好应用前景的超级电容器电极材料,该文用简易的原位化学氧化法制备了微孔炭/聚苯胺纳米线(MC/PANI)复合材料,并以此复合材料为活性物质制备工作电极,在1 mol/L H2SO4中,通过循环伏安、交流阻抗和恒流充放电技术考察了其电化学电容性能,结果表明,在0.2 A/g的电流密度下,MC/PANI电极首次充放电比电容可达到329 F/g,高于PANI电极的259 F/g,且MC/PANI电极电荷传递电阻(Rct)小于MC和PANI,可见纳米线型PANI可加强电极材料的电化学性能。     

用于超级电容器的硫化钴/石墨烯气凝胶复合材料的研究

采用一步水热法,在乙二胺的辅助下,制备了硫化钴/石墨烯气凝胶(CoS/GA)复合材料。通过X射线衍射法(XRD)、扫描电镜(SEM)、电化学性能测试对材料进行了表征和测试。结果表明:制备的材料晶型规整,30～100 nm的CoS粒子均匀地分布在石墨烯气凝胶上。用作超级电容器时,在电流密度0.5 A/g时,CoS/GA复合材料比电容值达574 F/g,是纯CoS的1.4倍;充放电循环1 000次后,比电容保持率为94.4%。硫化钴/石墨烯复合材料的电化学性能较好,具有较大的比电容和较好的循环稳定性,是一种可用于超级电容器的较有潜力的电极材料。     

磷酸活化制备棉杆基活性炭及其超级电容器性能研究

以棉杆为原材料,分别通过磷酸活化与磷酸-水蒸气混合活化法制备了具有发达孔结构的棉杆基活性炭。考察了磷酸浓度、水蒸气活化温度对活性炭产率、表面积及超级电容器电化学性能的影响。分别采用傅里叶变换红外光谱仪、氮气吸脱附测试对棉杆基活性炭的表面官能团、比表面积、孔径分布进行表征;利用两电极系统,通过恒流充放电对棉杆基活性炭作为超级电容器电极的电化学性能进行表征。结果表明:活性炭收率随着磷酸浓度的增大而降低,最高比表面积可达1718m2/g,以微孔为主;活化温度700℃,混合法得到的活性炭作为超级电容器电极材料时,首次比容量可达218F/g,循环1000次以后能保持在196F/g左右,具有很好的电化学性能。     

介孔碳/石墨烯复合材料的制备及在超级电容器中的应用

以棕榈树须作为天然碳源和模板,利用化学气相沉积法制备出介孔碳/石墨烯复合材料,研究了复合材料的超级电容器性能。通过扫描电子显微镜、Raman光谱、比表面及孔径分析等对材料的形貌、结构、比表面积和孔径分布进行表征。采用循环伏安和恒电流充放电方法研究了超级电容器在1 mol/L H_2SO_4电解质溶液中的电化学性能。在三电极体系和1 A/g条件下,材料电容达到144 F/g。在二电极体系下,材料电容达到138 F/g,比三电极略有降低。同时,倍率性能优异,20 A/g条件下电容为78 F/g,与三电极体系接近。     

Li_4Ti_5O_(12)/AC非对称型超级电容器的性能研究

本文采用青岛翰博科技有限公司提供的Li4Ti5O12电极材料和自制的AC/Li4Ti5O12复合电极材料分别与活性炭(AC)组装非对称型超级电容器,考察了恒流充放电等电容器性能。结果表明,在电流密度5 mA/cm2(289 mA/g)下,Li4Ti5O12/AC非对称型超级电容器的容量密度、能量密度、功率密度分别为51 F/g、56 Wh/kg、809 W/kg,高于对称型超级电容器(AC/AC)的电化学性能;并且当AC/Li4Ti5O12复合电极中Li4Ti5O12含量为30%时,AC/Li4Ti5O12/AC非对称型超级电容器的能量密度和功率密度相对较高,分别为117 Wh/Kg、760 W/Kg。     

源于柚皮的生物质碳材料在超级电容器中的应用

目前以生物质材料为原料合成结构和性能可控的高性能多孔材料作为超级电容器的工作电极是该领域的重要研究课题之一,而采用农林废弃物、果皮等生物质材料来制备多孔活性炭,是一种成本低、来源广、能有效利用废弃资源的途径。本论文选用柚子皮为碳源,将预处理后的柚子皮在氮气氛围下通过高温碳化制得柚子皮碳材料,通过扫描电镜对材料进行了表征,并以该材料作为超级电容器工作电极,对超级电容器的循环伏安曲线(CV)、恒电流充放电(CP)和电化学阻抗(IMP)等进行了测试,结果表明以柚子皮碳材料作为超级电容器的工作电极具有很好的电化学性能和较高的稳定性。     

竹炭深加工及在能源电池中应用的研究

以天然毛竹材为原料,通过高温炭化、活化等处理后,得到具有高比表面积的竹炭基生物质能源电池材料。通过恒流充放电、循环伏安等电化学测试方法,考察了竹炭作为超级电容器及锂离子电池电极材料时的电化学性能。结果表明:采用KOH活化后得到的竹炭,比表面积可达2366m2/g;用作超级电容器电极材料,比容量可以达到205F/g,并表现出良好的充放电效率。作为锂离子电池负极材料在200mA/g的电流密度下30次循环后仍然具有225mA·h/g,显示了竹炭具有较高的比容量及良好的循环性能和倍率性能,作为新能源材料具有广泛的应用前景。     

氮掺杂石墨烯/碳纳米管/无定形炭复合材料制备及其电化学性能

碳基复合材料被认为是超级电容器广泛应用最有前景的电极材料之一。本文使用氧化石墨烯（GO）、硝酸钴［Co(NO₃)₂］、三聚氰胺为原料,利用钴对高温下热解碳源的催化作用,制备得到了氮掺杂石墨烯/碳纳米管/无定形炭（NC）复合材料,并测试了其电化学性能。探究了金属和三聚氰胺添加量对碳基复合材料结构和性能的影响,研究发现,在添加量分别为0.02mmol和0.3g时,制得的样品具有大比表面积（380.5m²/g）和高掺氮质量分数（6.29%）,并在三电极系统中体现出优异的电化学性能,电流密度为0.5A/g时样品的比电容为137.1F/g,5A/g时比电容为113.5F/g,保持率为88.5%,具有优异的倍率性能,在循环5000圈后样品的容量保持率为104%,具有良好的循环稳定性,这归因于三维结构可以加快充放电过程中的离子转移和氮掺杂可提高材料润湿性和贡献部分赝电容,为超级电容器电极材料的制备提供了理论借鉴。     

活性炭在室温熔盐电解质中的电容特性

制备了热稳定性高、电化学性能良好的室温熔盐高氯酸锂(LiClO4)-1,3-氮氧杂环戊-2-酮(OZO),对其作为电解质材料在活性炭电化学电容器中的应用进行了研究.恒流充放电和循环伏安测试表明,活性炭电极与该类室温熔盐电解质表现出良好的电化学兼容性,比电容达到55.2 F/g,并具有良好的循环性能,循环充放电760次后容量损失小于5%.结合室温熔盐不宜燃、不挥发等特性,表明其是超级电容器非常有前景的新型电解液.     

高比表面积碳纳米碗在超级电容器中的应用

以间苯二酚和甲醛作为碳源,利用模板微球塌陷成碗状结构制备碳纳米碗,再以氢氧化钾作为活化剂高温下活化以获得高比表面积。采用扫描电镜、拉曼散射、氮气吸附脱附、循环伏安、恒流充放电及电化学交流阻抗等方法对其性能进行测试。结果表明,活化碳纳米碗的比表面积高达1423m2/g,在充放电电流密度为0.5A/g的条件下,比电容为175F/g,循环3000次(20A/g)以后可保持96.8%的电容量,实验结果表明是一种优良的超级电容器电极材料。     

柔性聚苯胺/氮化钛纳米线电极材料的制备与储能性能

利用高导电性的氮化钛纳米线作为聚苯胺的生长基质,有效减少电极材料的电荷传输电阻,提升聚苯胺的超级电容储能性能。以碳纤维作为柔性基底,采用晶种辅助水热结合电化学聚合法制备了柔性聚苯胺/氮化钛纳米线电极材料(PANI/Ti N),电极材料呈现高度有序的同轴核壳纳米线结构,且纳米线之间彼此分离,有利于电解液离子的传输,提升储能性能。电流密度为1 A/g时,比电容为403 F/g;电流密度从0.5 A/g增加到10.0 A/g时,比电容保持率为初始容量的53.4%,电流密度为5 A/g时,循环充放电1 000次后PANI/Ti N的电容保持率为79.1%,与PANI相比均有较大提升,表明PANI/Ti N具有较好的电化学储能性质。以PANI/Ti N电极材料为电极构建柔性全固态对称型超级电容器(PANI/Ti N//PANI/Ti N)考察其应用性。PANI/Ti N//PANI/Ti N柔性超级电容器在电流密度为1 A/g时,比电容可达100.2 F/g,且在不同角度弯曲后比电容无明显衰减。当功率密度为500 W/kg时,能量密度可达50.1 W·h/kg,且1个单元的该超级电容器可驱动红色...     

花状δ-MnO_2和线状α-MnO_2的制备及其电容性能研究

以KMn O4为锰源,尿素为还原剂,在水热温度120℃和180℃下分别合成了花状δ-Mn O2和线状α-Mn O2。利用XRD和SEM对样品的结构和形貌进行了分析;利用循环伏安、交流阻抗和恒流充放电测试研究其电化学性能。测试结果表明,Mn O2的晶型和形貌对其电化学性能影响较大,花状δ-Mn O2比线状α-Mn O2展现出更好的电容性能。在扫速5 m V/s时,花状δ-Mn O2和线状α-Mn O2电极比电容分别为193.9 F/g和152.0 F/g。在与活性炭组成的非对称超级电容器中,AC//δ-Mn O2和AC//α-Mn O2电容器初始比电容分别为31.2 F/g和25.4 F/g;1000次充放电循环后,AC//δ-Mn O2循环性能更好。因此,花状δ-Mn O2更适合做非对称超级电容器的正极活性材料。     

木材纤维锚定二氧化铈电极材料的制备及其性能研究

利用木材纤维含氧基团的吸附作用锚定生长二氧化铈,成功制备出一维中空管状结构复合电极材料(WF@CeO₂)。通过调控硝酸铈的添加量改善电极材料的电化学性能,并探讨了木材纤维对二氧化铈的增效作用。研究结果表明：当硝酸铈的添加量为2 mmol时,WF@CeO₂-2样品的比表面积可达303.73 m²/g,所制备的电极在电流密度0.5 A/g下表现出高比电容(371 F/g),木材纤维的存在极大地提高了二氧化铈电极材料的电化学性能。以WF@CeO₂-2电极组装的非对称超级电容器的比电容可达34.5 F/g,其峰值能量密度为44.16 Wh/kg,峰值功率密度为4 002.7 W/kg,在经过5 000次充放电循环后电容保持率为91.1%,表现出良好的循环稳定性。     

Co(CO3)0.35Cl0.20(OH)1.10纳米线的制备 及其超级电容器性能

通过简便的一步水热法成功制备出了Co(CO_3)_(0. 35)Cl_(0. 20)(OH)_(1.10)(Cobalt chloride carbonate hydroxide,CCCH)纳米线,并采用XRD、SEM等表征了CCCH的结构和形貌,其平均直径约为200 nm,长度大约为5μm。测定了CCCH纳米线电极的超级电容器性能,在1 A/g时,其比容量达到1536 F/g,即使在32 A/g的高电流密度下,比电容也能达到741 F/g。结果表明制得的CCCH纳米线具有良好的电化学性能,是一种有潜力的超级电容器电极材料。