CoFe类普鲁士蓝纳米立方的合成及超电容性能

利用化学共沉淀法,制备Co Fe类普鲁士蓝纳米立方(Co Fe PBA)超级电容器电极材料。利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对样品进行物理表征;利用循环伏安法(CV)、恒电流充放电法以及交流阻抗法(EIS)对样品的电化学性能进行研究。结果表明:Co Fe PBA材料为具有面心立方结构的棱长约400 nm的立方颗粒,且表面光滑、颗粒均匀,在氯化钴和铁氰化钾摩尔比为2:1时,产物Co Fe PBA电化学性能最佳,于中性介质1 mol/L硫酸钠溶液中,在1 A/g电流密度下,比电容能达到444.4 F/g,电流密度增大至5 A/g时,比电容仍能保持在423.1 F/g,2000次充放电循环后,在1 A/g电流密度下比电容保持在439 F/g,容量衰减小于2%。     

聚合物支撑法制备活性炭膜材料及其超级电容性能

利用聚合物支撑法制备活性炭基碳膜材料,应用于超级电容器电极材料。研究了浓酸改性时聚合物支撑对碳膜的结构和电化学性能的影响。采用扫描电镜(SEM)、氮气等温吸脱附(BET)等方法表征材料的微观结构,采用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗等研究其电化学电容性能。结果表明,聚合物支撑法制备的碳膜在1 A·g~(–1)的电流密度下的比电容为128.9 F·g~(–1),低于纯活性炭的比容量(173.3 F·g~(–1));但是,该碳膜在浓酸改性后的比电容达到了185.6 F·g~(–1),远高于浓酸改性的活性炭(71.1 F·g~(–1))。主要原因是支撑聚合物在高温热处理留下的碳基支撑点对于活性炭丰富的孔道结构具有保护作用。     

合成扫速对聚苯胺电极电容性能的影响

采用循环伏安法在不锈钢网上合成了导电聚苯胺(PANI)。研究了合成扫速分别为5,10,20,50,100 mV/s时聚苯胺电极的性能。结果表明,扫速为5 mV/s时生成的聚苯胺膜孔隙最小,比表面积最大,电阻最小,具有最好的电容性能,在0.1 A/g和1 A/g充放电电流密度下,其比容量分别达860 F/g和485 F/g。     

石墨烯纤维无纺布电极及其超级电容器的性能

采用湿法纺丝的方法制备了石墨烯纤维无纺布电极,并将该电极应用于超级电容器。电化学测试结果表明,160μm厚的石墨烯纤维无纺布电极质量比容量高达164 F·g~(-1)(电流密度为0.1 A·g~(-1)时),面积比容量为910 mF·cm~(-2)(电流密度为1 mA·cm~(-2)时),当将两片相同大小的160μm厚的石墨烯纤维无纺布叠加作为一个电极进行测试时,面积比容量高达1 800 mF·cm~(-2)。电流密度从1 mA·cm~(-2)升高到20 mA·cm~(-2)时,面积比容量保持率为62%(560 mF·cm~(-2)),表明石墨烯纤维无纺布电极具有很好的倍率性能。在10 A·g~(-1)的电流密度下循环10 000次后,容量保持率为79.5%,表明石墨烯纤维无纺布电极具有良好的循环稳定性。因此,石墨烯纤维无纺布电极以其新颖的制备技术,在柔性电子器件中具有良好的应用前景。     

表面活性剂对镧锶铁盐形貌和电化学性能的影响

以聚乙二醇(PEG)为表面活性剂,采用水热合成法制备前驱体,经过1000℃热处理得到钙钛矿结构的LaSr_3Fe_3O_(10-δ),利用XRD和SEM对样品的物相及微观形貌进行表征。水热合成中有PEG制得的La Sr_3Fe_3O_(10-δ)粉末比没有使用PEG制得的粉末颗粒细小且团聚程度小。采用循环伏安法、交流阻抗和恒电流充放电测试,研究有无活性剂对制备的La Sr_3Fe_3O_(10-δ)电极材料的物理与电化学性能的影响。用添加PEG制备的LaSr_3Fe_3O_(10-δ)作为电极材料,在电流密度为0.2 A·g(-1)时比容量可达246.0 F·g~(-1),高于未用PEG制备的电极材料的比容量。     

基于脉冲电沉积法制备RuO2材料及其超级电容器性能

RuO₂作为一种比较优秀的电极材料,在超级电容器中具有较大应用,但RuO₂电容性能受限于颗粒粒径大小以及分散性。为解决RuO₂颗粒容易团聚和分散性较差的问题,以RuCl₃·nH₂O为前驱体,采用新型脉冲电沉积法在泡沫Ni上电沉积RuO₂作为超级电容器的电极材料。并使用扫描电子显微镜、X射线衍射仪以及电化学工作站表征材料的表面微观形貌、物相组成和电化学性能。结果表明：分别电沉积15 min和30 min, RuO₂在Ni上生长为一层50 nm和150 nm厚度均匀的薄膜;电化学性能测试表明其内阻较低以及充放电时间较长;电沉积15 min的P15样品在20 mV/s扫描速率下具有576 F/g的比电容,在1 A/g电流密度下具有400 F/g的比电容。因此,脉冲电沉积法制备的RuO₂材料具有比较优异的性能,在超级电容器的电极材料制备中具有一定的应用前景。     

纳米NiCo_2O_4电极材料的结构表征及超级电容性能研究

本文通过电沉积法在泡沫镍上沉积了绿色(Co,Ni)氢氧化物前驱体,并通过退火处理制备了纳米NiCo2O4电极材料。利用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)表征了生长在泡沫镍上的纳米NiCo2O4电极材料的形貌特征,成分和显微结构。通过对这些样品进行恒流密度充放电以及循环伏安测试对纳米NiCo2O4电极材料进行了电化学性能评价。结果表明,电化学性能最佳的纳米Ni Co2O4生长厚度为2.80μm,纳米片长度在390~785 nm之间,该电极材料在1 m A/cm2的充放电电流密度下比容量达到了1.4 F/cm2,在30 m A/cm2电流密度下比容量依然保持了0.68 F/cm2。该样品在5 m A/cm2的充放电电流密度下循环充放电2 000次之后依然保持了94%的初始比容量,显示出了较高的循环稳定性。     

氮掺杂碳包覆凹凸棒石的制备及其电化学性能研究

利用苯胺原位化学聚合合成聚苯胺包覆凹凸棒石,再经过高温热处理得到氮掺杂碳包覆凹凸棒石。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅立叶转换红外线光谱(FTIR)、差热分析法(DTA)对样品形貌和化学结构进行表征,利用循环伏安法、恒电流充放电及交流阻抗技术研究其用作超级电容器电极材料时的电化学性能。研究表明,氮掺杂碳包覆凹凸棒石在6 mol·L~(–1)的KOH电解液中具有较好的电容性能,在20 m V·s~(–1)的扫速下质量比电容可达161.9 F·g~(–1),且该复合材料具有较小的内阻和良好的电容稳定性。     

包覆在MWCNT表面的共价有机框架复合材料及其超级电容器性能

共价有机框架(COF)是一类由C、O、N和B等元素通过共价键连接的特殊有机多孔结晶材料,是金属有机框架(MOF)材料后又一重要的三维有序材料,其具有多种有机官能团结构,兼具很低的骨架密度和较高的比表面积。通过微波加热和阴离子取代制备了SJTU-COFAcO材料,并与具有良好导电性能的多壁碳纳米管(MWCNT)复合制得SJTU-COF-AcO@MWCNT纳米复合材料。材料的微观形貌通过扫描电子显微镜(SEM)等进行表征。通过组建三电极的超级电容器系统对复合材料的电化学性能进行了研究,在电流密度1 A·g~(-1)下,该材料的质量比电容能够达到29.2 F·g~(-1),循环5 000次后比电容仍能保持90.9%,表明其作为电容器电极材料具有良好的性能和广阔的应用前景。     

共价有机框架/多壁碳纳米管复合材料及其双电层电容器性能

共价有机框架(COF)材料是一种特殊的结晶性有机多孔材料,具有多种有机官能团结构,同时有着非常低的骨架密度以及较高的比表面积。通过熔融热法制备TpPa-COF材料并与导电性能优异的多壁碳纳米管(MWCNT)复合制得TpPa-COF@MWCNT纳米复合材料,复合材料的微观形貌通过扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)进行表征,通过循环伏安法对用于超级电容器的TpPa-COF@MWCNT纳米复合材料的电化学性能进行研究。实验验证了该复合材料在不同扫描速度下的循环伏安曲线均呈现优异的双电层电容特性。当电流密度高达1 A·g-1时,该复合材料的比电容仍达到25 F·g-1,在2 A·g-1的电流密度下测得5 000次循环后比电容的保持率略高于100%,表现出良好的大电流充放电性能和应用前景。