多孔硅/炭复合电吸附电极材料的研究进展

多孔硅具有非常高的比表面积和理论比容量,将多孔硅与炭材料复合得到的多孔硅/炭复合材料具有良好的导电性,这些特点为制备高性能电吸附电极材料提供了条件。本文综述了目前应用于电吸附技术的各种电极材料并从多孔硅/炭复合材料的制备方法方面讨论了多孔硅/炭复合材料的研究现状,同时,对多孔硅/炭复合材料应用于电吸附电极材料的制备进行了展望。     

活性石墨烯的制备及其电化学电容特性的研究

将超声分散处理的氧化石墨直接与氢氧化钾按一定比例混合,经过高温活化处理,制备得到活性石墨烯。采用XRD、TEM以及氮气吸脱附对活性石墨烯的微观结构、表面形貌以及比表面积进行表征分析,并考察材料的电化学电容特性。结果表明:经过直接活化制备得到的活性石墨烯具有很高的比表面积(高达1220m~2/g)和较大的孔容积(0.995cm~3/g)。电化学性能测试结果表明:在1A/g电流密度下,6mol/L KOH溶液中活性石墨烯电极材料的质量比电容能达到111F/g,经过5000次充放电循环后,电容保持率仍为99.2%。     

聚乙二醇/氧化石墨烯相变储能材料研究

以氧化石墨烯(GO)为载体材料和导热增强相,聚乙二醇(PEG)为相变材料,制备得到了聚乙二醇/氧化石墨烯(PEG/GO)复合相变储能材料。对产物进行FTIR、SEM、DSC等测试表征,并分析了GO的添加量对制备得到的PEG/GO复合相变储能材料的相变稳定性和导热性的影响。实验结果表明,GO的高比表面积和二维片层结构有利于提高其对PEG的吸附效果,当GO含量为15%时,PEG/GO复合相变材料在高于PEG熔融温度时具有良好的形状稳定性,其热导率与纯PEG相比提高了近6倍,同时复合材料仍具有较高的相变焓。     

石墨烯的制备及表征

为了得到高性能的石墨烯材料,采用水合肼、茶多酚与抗坏血酸3种不同的还原剂将氧化石墨烯还原制备得到石墨烯.通过红外光谱、X射线衍射、接触角对产物的结构进行表征,采用四探针法测试电导率,循环伏安法和计时电位法测试电化学性能.水合肼、茶多酚与抗坏血酸这3种还原剂都能有效地将氧化石墨烯结构中的亲水基团去除,得到疏水的石墨烯.通过比较3种还原剂制备的石墨烯的电化学性能,发现通过茶多酚还原得到的石墨烯的导电性能最好,当电流密度为3 A/g时,茶多酚还原得到的石墨烯电容性能达到609 F/g,保持率达到87.71%.这表明由茶多酚还原得到的石墨烯具有更为优良的电化学性能.     

锂离子电池负极材料SnO2-Gn-C三元复合物的制备及其电化学性能

通过两步水热法合成了可用作锂离子电池负极材料的二氧化锡-石墨烯-炭（SnO2-Gn-C）三元复合物.采用X射线粉末衍射（XRD）、透射电镜（TEM）和电化学测试研究了SnO2-Gn-C复合物的晶型结构、形貌和电化学性能,并考察了反应温度和Sn/Gn物质的量比对复合物电化学性能的影响.实验结果显示,SnO2-Gn-C复合物在200mA· g-1电流密度下初始放电比容量达到1 225mA·h·g-1,50次充放电循环后比容量仍有约229mA.h·g-1.SnO2-Gn-C良好的电化学性能主要归结于大比表面积的石墨烯对SnO2纳米粒子的良好分散作用、石墨烯和炭的高导电性以及炭包覆后的复合物充放电时体积效应的显著减小.     

四氧化三锰/石墨烯超级电容器的制备及分析

为了最大程度上保留石墨烯的晶格结构以提高其电导并简化过渡金属氧化物与石墨烯复合物的制备过程,通过氢电弧放电和简易的高温处理成功制备得到四氧化三锰/石墨烯纳米复合材料,并将其用作超级电容器的电极.通过XRD、Raman光谱和TEM对产物的形貌、结构及成分进行了表征.电化学测试结果表明,由该材料制得的超级电容器具有良好的电容性质、出色的电化学稳定性(循环3 000圈后大约保持96%)以及较低的等效串联电阻.同时,四氧化三锰的掺入可使其比电容提高到纯石墨烯电极的3倍.因此,此方法为制备以新型石墨烯复合过渡金属氧化物作为高性能超级电容器电极的研究提供了新思路.     

石墨烯/碳复合气凝胶的制备及其吸附性能

碳气凝胶具有高比表面积、高导电性等优异的性能,将碳气凝胶与具有同样优异性能的石墨烯相结合,通过溶胶-凝胶法制备得到石墨烯/碳(G/C)复合气凝胶,进一步提高其吸附性能.研究结果表明,G/C复合气凝胶为三维多孔结构,具有较高的比表面积643 m2/g、孔容积1.688 cm3/g、平均孔径13.50 nm.对水中模拟污染...     

石墨烯电极材料的电容性能

石墨烯是一种新型的碳材料,具有单层碳原子构成的二维平面结构。这种特殊的结构使得石墨烯具有许多独特的物理与化学性能。探索了液相还原法和热还原法制备石墨烯的工艺,对2种不同工艺所制备石墨烯材料进行了物理性能测试。以热还原法制备的石墨烯作为锂离子电池负极材料,在50 mA/g的电流密度下其首次充放电容量分别为893.5 mAh/g和2 114.6 mAh/g,分别是传统石墨负极的325%和619%;但石墨烯的首次充放电效率仅为42.25%,30次循环后,容量保持率仅为28.2%;只有通过改性或复合处理,才能充分发挥石墨烯的高容量优势。     

N和Co修饰的多孔碳催化剂的制备及电催化析氢性能研究

首先利用溶剂热法制备出两种不同的金属有机框架MOFs,将两种不同的MOFs分别与石墨烯材料复合,得到ZnCo-MOF/Gr以及Co-MOF/Gr,经过高温热解后形成碳层包裹的钴纳米颗粒负载在N掺杂的多孔碳材料上(Co-N-C-T以及Co/N/C),通过XRD、XPS、SEM和TEM等手段对其进行了结构和形貌表征。结果表明所制备的Co-N-C-900继承了MOFs的高比表面积的特性,尺寸均一,其比表面积高达488.73m~2g~(-1)和具有多级孔结构、高浓度的催化活性位点(N和Co的原子含量为3.77%和1.26%)。并通过一系列电化学测试手段对材料的电催化析氢(HER)性能进行了评估。结果表明Co-N-C-900在酸性和碱性条件下都表现出优异的HER催化性能,在不同电解质中的起始电位最正,塔菲尔斜率最小,与Pt/C最为接近。在经历了1000次的循环伏安(CV)测试后,测得的线性伏安曲线(LSV)与初始LSV基本重合,表明Co-N-C-900具有较好的稳定性。     

氮掺杂石墨烯/聚苯胺复合凝胶的制备与性能

为了拓展石墨烯凝胶在超级电容器方面的应用,采用氨水与水合肼作为掺杂剂和还原剂,通过与氧化石墨烯的水热反应制备了氮掺杂石墨烯凝胶,并进一步运用原位聚合的方法在氮掺杂石墨烯凝胶上负载聚苯胺,得到氮掺杂石墨烯/聚苯胺复合凝胶. 利用X射线衍射、扫描电子显微镜对产物的结构和微观形貌进行表征,采用循环伏安、恒电流充放电等方法测试其电化学性能. 结果表明,氮掺杂石墨烯/聚苯胺复合凝胶与纯氮掺杂石墨烯凝胶相比,电化学性能有显著的提高. 当扫描速率为10 mV/s时,复合凝胶的比电容约为500 F/g;在恒电流充放电实验中,当电流密度增加到10 A/g时,复合凝胶的比电容仍然保持在约400 F/g. 当循环伏安扫描1 000圈后,比电容的保持率达到80%. 这些表明氮掺杂石墨烯/聚苯胺复合凝胶拥有突出的电化学性能,也表明了氮掺杂石墨烯/聚苯胺在超级电容器方面将会有很好的应用前景.