蔗渣基活性炭孔结构的调控及其对超级电容器电化学性能的影响研究

采用KOH、ZnCl2、H3PO43种活化剂活化蔗渣,制得了微孔型活性炭KAC、微介孔型活性炭ZAC和兼具微介大孔型活性炭PAC,并对这3种活性炭进行理化性能分析.结果表明,3种活化剂处理可实现蔗渣基活性炭孔结构的调控;3种活性炭主要含有C、H、N和O元素,其中C和O元素含量最多,且均含有不同量的C=C、C—C和C=O...     

二氧化锰/石墨烯/棉织物复合电极的制备及其电化学性能

为研究并增强柔性织物电极的电化学性能,采用改进Hummers法制备得到高浓度氧化石墨烯水溶胶,并通过干涂层法将氧化石墨烯涂覆于棉织物表面,经化学-微波两步还原法还原氧化石墨烯,制备了石墨烯/棉织物。进一步采用电化学沉积法将二氧化锰沉积在石墨烯/棉织物上,得到二氧化锰/石墨烯/棉织物复合电极材料。借助扫描电子显微镜、X射线衍射仪和红外光谱仪对复合电极材料的形貌和结构进行表征。研究结果表明:复合电极材料在0.25 A/g的电流密度下比电容达到490 F/g,1 000次电容放电后电容保持在95.5%,能量密度达到17.01 W·h /kg。     

酸掺杂聚苯胺电极材料的制备及其电化学性能研究

本研究以苯胺为单体,过硫酸铵为氧化剂,植酸为掺杂酸,与木质素磺酸盐进行化学聚合,通过原位化学氧化法合成了电子传导能力良好和电容性能优异的木质素磺酸盐/聚苯胺（LS/PANI）电极材料,采用场发射扫描电子显微镜（FESEM）、傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）和比表面积及孔径分析仪（BET）对LS/PANI电极材料进行分析表征;运用循环伏安、充放电、电化学阻抗等测试LS/PANI电极材料电化学性能。结果表明,LS/PANI电极材料具有良好的电容性能和较好的循环稳定性;在充放电0.5 A/g的电流密度下比电容可以达到509.3 F/g,在充放电电流密度为10 A/g时,循环5 000次后仍能保留63.23%的电容。     

超级电容器隔膜制备及其孔隙率对电化学性能的影响

根据隔膜性能要求,采用低浓轻刀打浆和高浓磨浆两种方式制备微纤化纤维,对制备的隔膜进行了物理性能检验,并针对不同孔隙率隔膜制备的超级电容器进行了电化学性能分析。结果表明,与低浓轻刀打浆方式相比,高浓磨浆可以有效地保留纤维长度,提高纤维长径比,在打浆度为85°SR时,隔膜抗张强度达到0.55kN/m,孔隙率为67%,葛尔莱透气度为41.7μm/(Pa·s)。随着隔膜孔隙率的提高,超级电容器的比电容在0.5 A/g电流密度下逐渐增大;孔隙率为68%的隔膜制备的超级电容器循环伏安特性曲线呈明显的矩形,表现出良好的电容性能。     

铁氧化物/生物质衍生多孔碳复合材料的制备及其电化学性能研究

以生物质木质素磺酸钠和己二胺为原料,采用水热-活化法制备多孔碳材料,再采用沉淀法在孔结构中嵌入氢氧化铁,高温煅烧后制得铁氧化物/生物质衍生多孔碳(Fe3O4/C)复合材料.将Fe3O4/C复合材料涂覆到不锈钢网上制备Fe3O4/C复合材料电极,利用三电极系统对Fe3O4/C复合材料电极进行电化学性能评价,利用两电极体系...     

MnO_2/石墨烯/聚噻吩复合材料的制备与充放电性能研究

采用原位水热氧化还原法制备了MnO2/石墨烯/聚噻吩(MnO2/G/PTh)三元复合材料.使用扫描电子显微镜和X射线衍射仪对复合材料的形貌和结晶性进行了表征,运用电池测试系统考察了材料的充放电性能.结果表明,复合材料中石墨烯表面有球状MnO2生长,大颗粒聚噻吩的缝隙中也存在有球状MnO2.合成的MnO2/G/PTh复合材料,经过20次循环后电极材料的比容量基本都能保持在300 mAh/g左右,其中组比为20∶1∶0.67的复合材料首次充放电效率达到46.5%,放电容量最高.MnO2/G/PTh复合材料的充放电稳定性及库伦效率均高于MnO2.     

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。     

自水解辅助纤维素酶解法制备杨木基多孔碳及其电化学性能的研究

采用自水解预处理和纤维素酶水解双重温和活化的方法制备杨木基多孔碳,并将其用作超级电容器的电极材料,探讨了自水解预处理辅助纤维素酶水解对杨木基多孔碳电化学性能的影响.结果表明,单纯利用纤维素酶水解只能使杨木基多孔碳在纹孔内产生少量孔隙,限制了酶水解对其电化学性能的提高作用;采用自水解预处理辅助纤维素酶水解处理,当纤维素酶...     

NiMn-LDH/MnMoO4/CC柔性复合电极的制备及其赝电容性能

为提升层状双氢氧化物(LDH)的电化学性能及其在柔性超级电容器方面的应用,采用分步水热法在碳布(CC)表面先后生长MnMoO₄和镍锰层状氢氧化物(NiMn-LDH)纳米片,得到复合纳米阵列电极NiMn-LDH/MnMoO₄/CC。分别以该柔性电极和AC/CC作为正极和负极,组装成NiMn-LDH/MnMoO₄/CC//AC/CC柔性超级电容器。测试结果表明,该柔性电极在1 A·g^-1电流密度时比电容为2 304.5 F·g^-1,20 A·g^-1时倍率为78.2%。该器件可提供的最高能量密度为20.5 Wh·kg^-1,最大功率密度为4 804.1 W·kg^-1;经10 000次循环后电容保持率达到96.6%。此外,此柔性器件电极经扭曲后的比电容仍可保持正常状态的96.0%,具有较好的柔韧性和电化学性能。     

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。     

SnO2/SiO2复合材料的合成与电化学性能

采用溶胶凝胶法制备了纳米SiO2微球,并在其表面包覆了一层SnO2.用X射线衍射仪及透射电镜对其进行了晶相和形貌分析.结果显示:SnO2被成功地包覆在SiO2表面,且包覆物保持了SiO2微球原有的分散性.将样品制备成锂离子电池负极材料,充放电测试表明:该种材料具有较好的电化学循环性能.与溶胶凝胶法制备的纯SnO2相比,尽管复合材料的首次充放电容量稍低,但经过20次循环后,复合材料的充放电容量分别高出105.6%和80.7%,说明用该方法制备的复合材料具有较好的应用前景.     

用于超级电容器的木质纤维素基碳材料的制备及其性能研究

本研究以KOH为活化剂,采用先预碳化再活化和先活化再碳化的2种不同工艺处理方法,制备了不同结构的木质纤维素基碳材料。前一种方法合成的多孔碳材料缺陷丰富、比表面积高达1737 m²/g。受益于其特殊的构效关系,该多孔碳材料作为超级电容器的电极表现出了优异的电化学性能,在0.5 A/g的电流密度下,其比容量达到194 F/g。     

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。     

医用口罩熔喷非织造布电极的制备及其电化学性能

为实现废弃医用口罩在储能领域中的高值化应用,采用镀银和涂炭方法对一次性医用口罩的中间层熔喷非织造布表面进行处理制备双电层电极,最后组装成超级电容器器件。分别采用循环伏安法、恒电流充放电法和交流阻抗法测试熔喷非织造布电极和所组成器件的电化学性能。结果表明:当电流密度为1 A/g时,所得电极比电容可达298 F/g,在电流密度为20 A/g下其比电容为224 F/g,展现出较高的倍率性能(75%),电极的电荷转移内阻和等效串联内阻分别为0.86和0.15 Ω;在功率密度为125 W/kg下,超级电容器器件的能量密度达到9.7 W·h/kg,此外经过10 000次充放电后,器件的比电容保持率高达99.8%,展现出优异的循环稳定性。     

活性炭纤维/NiO/MnO2复合电极的结构及其电化学性能

利用溶胶凝胶法制备了活性碳纤维/NiO/MnO2新型复合电极材料。用扫描电镜、X-衍射和等温吸附方法测定了复合电极的相态结构和比表面积,用循环伏安和恒流充放电实验测定了其电化学性能。结果表明：金属氧化物是无定形非晶态结构,以微小颗粒分布在活性碳纤维表面;当Ni/Mn配比为3:1（摩尔比）、热处理温度为400℃、NiO/MnO2负载量为3.9%时,复合电极的比电容达到290.2F/g,比活性碳纤维高1.3倍。     

氧化镍/还原氧化石墨烯/碳布复合材料超级电容器的制备与电化学性能

利用水热合成法,在碳布上制备不同比例的镍基前驱体氢氧化镍[Ni(OH)₂]。通过管式炉高温煅烧,形成氧化镍/碳布复合材料;再浸渍氧化石墨烯溶液,经二次煅烧制备氧化镍(NiO)@还原氧化石墨烯(rGO)/碳布(C)复合材料。采用SEM、TEM对NiO@rGO/C复合材料进行形貌观察,通过XPS分析不同复合材料的结构和官能团,采用三电极体系测试样品的电化学性能,采用蓝电电池测试电极的循环性能。试验结果表明：NiO-1@rGO/C复合材料在1 mA/cm²电流密度下面积比电容可达548.9 mF/cm²,经10 000次充电/放电循环,电极的电容保持率为85.7%,表明负载了NiO和rGO的碳布复合材料具有优异的电化学性能和较好的循环寿命。     

碳纳米管/Ni/聚苯胺纤维状超级电容器的制备及其电化学性能

为提高纤维状超级电容器的电容性能,将碳纳米管(CNT)纤维进行阳极氧化预处理、金属化处理和电沉积聚苯胺后得到不同的电极材料,分别将CNT、CNT/聚苯胺(CNT-PANI)、CNT/阳极氧化/聚苯胺(CNT-O-PANI)、CNT/阳极氧化/金属化/聚苯胺(CNT-O-Ni-PANI)这4种电极材料组装纤维状超级电容器,并对其结构和电化学性能进行研究。结果表明：经过阳极氧化和金属化处理后,聚苯胺均匀、紧密地分散在碳纳米管纤维表面,并且无团聚、结块等现象;CNT-O-Ni-PANI电极材料制备的超级电容器具有优异的储能性能,其比电容和能量密度远高于其他3种电极材料;在1 A/g的电流密度下,其比电容和能量密度分别为357.8 F/g和178.9 W·h/kg;在10 mV/s的扫速下,其比电容高达1 246.3 F/g;采用CNT-O-Ni-PANI所制备的超级电容器稳定性能较好,在5 A/g的电流密度下,经过10 000次恒流充放电循环后,其电容保持率仍高达99.7%。     

聚苯胺/Ti3C2Tx/碳纳米管复合纤维电极的制备及其性能

为制备电化学性能优异的一维纤维超级电容器,利用碳纳米管(CNT)的液晶态性质和MXene(Ti₃C₂T_x)材料的电化学性能协同制备复合纤维作为电极基体,运用简单可控的电化学沉积方法在纤维表面沉积聚苯胺(PANI)制备复合纤维电极。对纤维进行微观形貌表征和电化学性能测试,获得最佳沉积时间的电极并组装纤维超级电容器。研究表明:当沉积5 min时,在5 mV/s的扫描速度下PANI/Ti₃C₂T_x/CNT纤维电极表现出最大的体积比电容,为113.92 F/cm³;在0.1 A/cm³的电流密度下证明其组装的超级电容器比电容可达65.4 F/cm³,同时在0.8 A/cm³电流密度下循环5 000次后,比电容保持率为79%,具有良好的稳定性。     

黄麻/豆腐渣/淀粉复合材料的制备及其性能

以黄麻纤维为增强体,经NaOH改性后的豆腐渣/淀粉混合溶液为基体,通过湿法模压制备黄麻/豆腐渣/淀粉复合材料。利用正交试验设计方案研究了豆腐渣/淀粉复配比、黄麻纤维含量、热压温度、热压强度、热压时间对复合材料板材拉伸性能和亲水性能的影响。结果表明：当豆腐渣/淀粉复配比为3、黄麻纤维含量为20%、热压强度为6Mpa、热压温度为80℃、热压时间为2min时,复合材料板材的拉伸断裂强度最优。试验所制备的复合材料片材亲水性较好,表明其具有较差的耐水性能。     

大豆秸秆制备活性炭及其Cu2+吸附性能的研究

以大豆秸秆为原料,采用ZnCl2活化法制备大豆秸秆活性炭(soybean straw activated carbon,记作SSAC),通过扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)对样品进行形貌表征,研究了炭化温度、炭化时间等条件对SSAC亚甲基蓝吸附值的影响,通过静态实验研究了SSAC对水溶液中Cu...