柔性自支撑PDDA-Si/G纳米复合薄膜的制备及储锂性能

通过静电自组装技术成功制备得到柔性自支撑聚二烯二甲基氯化铵-Si/石墨烯(PDDA-Si/G)纳米复合薄膜。该复合薄膜无添加黏结剂及导电炭黑且仍能保持电极结构的完整性,其中石墨烯提供完整的导电网络和机械韧性。电化学测试结果表明,当电流密度为0.2 A/g,复合材料的比容量可达1439.9 (mA·h)/g,库仑效率保持98%以上。且在高电流密度(2 A/g)下,复合材料的比容量仍可维持在499.9 (mA·h)/g,远高于商品化纯Si电极的电化学性能。     

结构有序的Si/void/C/graphene纳米复合结构的制备及储锂性能

采用简单的超声、冷冻干燥和热还原相结合的自组装方法,设计和构建了纳米硅核/间隙/无定形碳壳层/石墨烯（Si/void/C/graphene） 三维有序纳米复合结构。在该结构中,纳米硅核与碳壳层之间的空隙有效避免了硅的巨大体积膨胀对碳层的破坏,大幅度提高了锂离子电池的循环稳定性;将Si/void/C纳米结构嵌入在石墨烯层与层之间,利用石墨烯卓越的导电性和柔韧性,进一步缓冲了硅材料的体积效应和提高了复合材料的导电性能。该复合材料在4200 mA·h·g^-1（1 C）电流密度下循环1000次后比容量仍高达1603 mA·h·g^-1;在67 A·g^-1（16 C）的高倍率下,比容量仍有310 mA·h·g^-1,显示出了在锂离子电池负极材料领域的巨大应用潜力。     

柔性、自支撑CNT/Si复合薄膜的制备及储能性能

开发了一种制备大面积CNT/Si柔性自支撑薄膜的方法,制备的CNT/Si复合薄膜尺寸可调且具有良好的柔性。作为锂离子电池负极,薄膜中硅的负载量对电极比容量及循环稳定性有显著影响。硅负载量为52%的CNT/Si复合电极表现出优良的电化学性能,1 A/g电流密度下电极充电比容量为1156 mA·h/g,循环200圈可逆充电比容量为975 mA·h/g,容量保持率达84%。     

硅/石墨烯基自支撑薄膜的制备及电化学性能

采用简单的超声、抽滤和水合肼化学还原相结合的方法制备硅/石墨烯基自支撑薄膜,系统研究了硅含量对硅/石墨烯复合材料电化学性能的影响。结果表明：通过在石墨烯水凝胶的片层之间插入纳米硅颗粒,可以有效地控制硅体积变化,增加该复合膜的机械强度并提高其导电性。提高硅/石墨烯复合材料中硅含量的比例可以提升其可逆比容量和首次库仑效率,当硅质量分数为53%时,复合膜在0.1C倍率下的可逆比容量及首次库仑效率分别达到945.6mA·h/g和64.8%（纯硅的229倍和9倍）;继续提高硅含量的比例,可以提升其循环寿命（循环50次容量保持率60.9%、质量分数为67%的Si）,但材料比容量有所下降,说明石墨烯在稳定硅基复合材料电化学性能方面发挥着非常重要作用。     

锂硫电池石墨烯/纳米硫复合正极材料的制备及电化学性能

利用热解还原将Hummers法制得的氧化石墨烯还原为石墨烯,并采用化学沉淀法将纳米硫成功负载到石墨烯片层上,获得石墨烯/纳米硫（RGO/nano-S）正极复合材料。利用FT-IR、XRD、SEM、TEM和Raman对所制备复合材料的微观结构、形貌等进行表征,采用恒流充放电、循环伏安法和交流阻抗法对复合材料的电化学性能进行研究。研究结果表明,热还原所得石墨烯褶皱的表面形成容纳硫及多硫离子的空间,有助于缓解活性物质溶解和抑制多硫离子迁移;同时,均匀分布的纳米硫能更好地与电解液接触,在石墨烯的导电网络上增大了电化学反应面积,进而改善了该材料作为锂硫电池的实际放比电容量和倍率循环性能。     

PC/MWCNT纳米复合薄膜的制备及性能研究

将表面功能化的多壁碳纳米管(g-MWCNT)添加到质量分数8%聚碳酸酯(PC)的三氯甲烷溶液中,经室温浇筑挥发成膜后,得到光学透明性良好的复合薄膜。经UV-VIS法测定薄膜的透光率得出,当g-MWCNT的添加量为0.05%时,透光率≥85%,弹性模量比纯PC薄膜提高13%,极限拉伸强度与纯PC相当。通过扫描电镜表征和增强机理分析得出,力学性能的提升可归因于碳纳米管的桥接作用和PC-MWCNT界面结合机理。     

石墨烯纳米复合材料的制备及性能研究

以泡沫镍为模板、石墨为催化剂、酚醛树脂为碳源,采用水热法以及热处理方法制备了三维石墨烯复合材料,再利用化学沉积法制备三维氧化镍-石墨烯-泡沫镍复合材料,并对其结构和电性能进行了分析,研究结果表明,该复合材料的石墨化程度高,具备电极特性,电化学性能稳定。     

纳米硅碳/石墨复合负极材料的制备及其电化学性能研究

以机械球磨法和化学气相沉积法制备的纳米硅为原料,通过喷雾干燥法制备了人造石墨@纳米硅@无定形碳材料,探究不同制备工艺的纳米硅对包覆效果的影响。结果表明,气相沉积法制备的球形硅颗粒包覆效果更好,材料的电化学性能更优,在0.1C倍率下循环150周,比容量维持在678.7 mAh·g^-1。     

自修复纳米复合导电薄膜的快速印刷制备及性能

以可溶解性聚合物为前驱体,实现一种快速印刷制膜工艺的设计.利用含有甲巯基的引发剂在紫外光下引发反应单体原位自由基聚合制备聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA).将聚合物PMMA置于含有银纳米线的导电墨水中进行可控印刷,可快速批量制备出导电型聚合物纳米复合薄膜.探讨了薄膜内银纳米线对薄膜导电性能、机械性能及光学性能的影响.结果表明...     

尼龙12/氧化石墨烯纳米复合粉末的制备及性能

在高分子材料中引入纳米填料制备选择性激光烧结(SLS)复合粉末能够有效增强烧结件的性能。通过改进的Hummers方法辅以超声剥离制备氧化石墨烯(GO),通过溶剂沉淀法制备尼龙12/氧化石墨烯(PA12/GO)纳米复合粉末。利用傅立叶变换红外光谱、透射电子显微镜、X射线衍射、扫描电子显微镜等手段对材料结构进行了表征,并对复合粉末的力学性能和热学性能进行了测试。结果表明,GO能均匀分散在PA12基体中,PA12/GO纳米复合材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲弹性模量、维卡软化温度分别提高了18.9%,8.3%,5.4%,6.8%,热失重曲线显示当温度为450℃时,PA12/GO质量保持率为85.25%,而纯PA12仅为65.17%。PA12/GO纳米复合粉末为选择性激光烧结提供了一种性能良好的粉末材料。     

Mo2N量子点@N-掺杂石墨烯复合材料的制备及储锂性能

为改善钼氮化物的电化学储锂性能,以钼酸铵、六次甲基四胺及氧化石墨烯（GO）为原料,通过水热、冷冻干燥及在H₂/N₂混合气中热处理,制备了Mo₂N量子点@氮掺杂石墨烯复合材料（Mo₂N-QDs@Ngs）,并探究了GO复合量对电化学储锂性能的影响。透射电子显微镜（TEM）测试结果表明：制备的Mo₂N量子点尺寸约为2~5 nm,Mo₂N量子点均匀地分布在氮掺杂石墨烯的表面。电化学测试结果表明：当GO复合量为30%时（Mo₂N-QDs@Ngs-30）,制备的复合材料具有最佳的电化学储锂性能,其在0.1 A·g^-1的电流密度下具有699 mA·h·g^-1的比容量,在2 A·g^-1下仍具有286 mA·h·g^-1的比容量。     

Preparation and lithium storage properties of Mo2N quantum dots@nitrogen-doped graphene composite

To improve the electrochemical lithium storage performance of molybdenum nitrides, Mo₂N quantum dots@nitrogen-doped graphene oxide sponge (Mo₂N-QDs@Ngs) was prepared by hydrothermal reaction, freeze-drying and calcination in H₂/N₂ mixture with ammonium molybdate ((NH₄)Mo₇O₂₄·4H₂O), hexamethylenetetramine (C₆H₁₂N₄) and graphene oxide (GO) as raw materials. The effect of GO content on the electrochemical lithium storage performance was investigated. The transmission electron microscope (TEM) results show that the size of the prepared Mo₂N quantum dots is about 2—5 nm, and the Mo₂N quantum dots are uniformly distributed on the surface of nitrogen-doped graphene. The electrochemical test results show that when the GO content is 30%, the prepared Mo₂N-QDs@Ngs-30 has the best electrochemical lithium storage performance, which has 699 mA·h·g^-1 specific capacity at the current density of 0.1 A·g^-1, and has 286 mA·h·g^-1 specific capacity even at the current density of 2 A·g^-1.     

Synthesis and electrochemical properties of graphene oxide/nanosulfur/polypyrrole ternary nanocomposite hydrogel for supercapacitors

A method for synthesizing Graphene oxide (GO)/nano‐sulfur/polypyrrole (PPy) ternary nanocomposite hydrogel is depicted. The higher surface area of GO, PPy porous structure and their excellent conductivity are utilized, and the GO hydrogel can be made easily. The products are characterized by field‐emission scanning electron microscopy (FESEM), X‐ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared (FTIR) spectra, and electrochemical workstation. The results demonstrated that GO/nano‐S/PPy ternary nanocomposite hydrogel is successfully synthesized. The electrochemical properties are investigated by cyclic voltammetry, galvanostatic charge/discharge measurements, and cycling life in a three‐electrode system in 1M Li₂SO₄ electrolyte solution. The GO/nano‐S/PPy ternary nanocomposite hydrogel exhibit a high specific capacitance of 892.5 F g^?1 at scan rates of 5 mV s^?1 and the capacitance retain about 81.2% (594.8 F g^?1) of initial capacitance (732.5 F g^?1) after 500 cycles at a current density of 1 A g^?1. © 2014 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2014 , 131, 40814.     

Preparation of agcl/polyaniline nanocomposite in polyvinylalcohol matrix and its electrocatalytic activity

AgCl/polyaniline (PANI) nanocomposite was successfully synthesized in polyvinyl alcohol (PVA) matrix via a two‐stage process. Firstly, positively‐charged Ag nanoparticles (NPs) were prepared in the presence of 4‐aminothiophenole (4‐ATP) as stabilizer. Then, polymerization of aniline was carried out in PVA matrix in the presence of Ag NPs, HCl, and ammonium persulfate as oxidant. HCl solution played an important role in the preparation of resulted nanocomposite. Removal or changing of acidic medium to camphorsulfonic acid influenced on the structure and morphology of obtained composites. The composites were characterized by scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, X‐ray diffraction, energy‐dispersive X‐ray spectroscopy, ultraviolet–visible spectra, and Fourier transform infrared spectroscopy. Moreover, AgCl/PANI/PVA nanocomposite was immobilized on the surface of a glassy carbon electrode and showed enhanced electrocatalytic activity for the oxidation of dopamine (DA) in a neutral solution. The peak currents of differential pulse voltammograms of DA increased linearly with concentration in the ranges of 80–250 μM DA and the detection limit for DA was 17.2 μM. © 2015 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2015 , 132, 42366.     

核壳结构米粒状FeS2/C纳米材料制备及储锂性能研究

通过阴离子置换反应制备出具有核壳结构的米粒状FeS₂/C纳米材料。所制备材料具有较高的离子和电子电导,优异的电解液浸润特性,以及缓冲材料体积变化的能力。在作为锂离子电池负极材料时,FeS₂/C电极具有较高的可逆比容量以及优秀的倍率性能,100 mA·g^-1电流密度下可逆比容量高达1100 mA·h·g^-1,在2 A·g^-1的大电流密度下,依然有866 mA·h·g^-1可逆比容量。研究结果为其他核壳材料的制备提供了新的思路和方法。     

具有优异锂存储性能的蛋黄蛋壳结构FeS2@CFs薄膜电极

利用简单的静电纺丝结合刻蚀和硫化策略获得了FeS₂@碳纤维（FeS₂@CFs）薄膜电极,每个独特的蛋黄蛋壳结构单元与全方位三维碳纤维导电网络之间的协同效应赋予了电极材料优异的锂存储性能。作为锂离子电池负极材料时,在5 A·g^-1的大电流密度下容量仍能保持在415.4 mAh·g^-1,在0.5 A·g^-1的电流密度下经过循环400圈的循环之后可逆容量约为977.9 mAh·g^-1。更重要的是,前驱体材料具有很广泛的扩展性,这可为柔性薄膜电极材料的制备提供一种设计思路。     

纳米b-Ni(OH)2的制备及其储锂性能

以Ni(NO₃)₂·6H₂O和NaOH为原料采用化学沉淀法制备了Ni(OH)₂电极材料。采用X射线衍射(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)表征了样品的微观结构,结果表明该样品是具有片状纳米次级结构的β-Ni(OH)₂。采用循环伏安(CV)和电化学充放电测试研究了该β-Ni(OH)₂样品的储锂性能,结果发现该样品作为锂离子电池负极材料具有非常高的储锂活性,在50 mA·g^-1电流密度下其第3次循环放电比容量高于1550 mA·h·g^-1;样品电极中的碳含量对其循环性能和倍率性都有显著影响,通过交流阻抗(EIS)测试分析了样品电极中碳含量的作用机理。     

PANI/煤基石墨烯宏观体复合材料的制备及其电化学性能

以太西无烟煤为原料,采用催化热处理、改良Hummers氧化等方法,制备煤基氧化石墨烯（CGO）,进而以CGO和聚苯胺（PANI）为前驱体,采用水热自组装法,制备得到PANI/石墨烯宏观体复合材料（3D-PCG）。采用FT-IR、XRD、Raman、SEM和TEM等技术,研究了材料的组成、结构和形貌,考察了3D-PCG的电化学性能。结果表明,PANI以纳米棒状形态均匀镶嵌在煤基石墨烯宏观体（3D-CG）的网状结构中;当PANI与CGO质量比为1：2时,3D-PCG的电化学性能优于PANI和3D-CG,其比电容可达663 F·g^-1。     

PEG/GO/TiO2纳米复合材料改性PVDF膜的制备及其抗污性能

为改善聚偏氟乙烯(PVDF)膜的抗污性能,以聚乙二醇2000接枝的GO/TiO₂(PEG/GO/TiO₂)纳米复合材料为添加剂,通过非溶剂诱导沉淀相分离法制备了一系列PEG/GO/TiO₂/PVDF复合超滤膜。采用FTIR、SEM和接触角测试仪对其结构和形貌进行了表征,采用超滤法评价其纯水通量和抗污性能。结果表明,当PEG/GO/TiO₂纳米复合材料质量分数为0.60%时,制备的PEG/GO/TiO₂/PVDF复合超滤膜(记为0.60%PEG/GO/TiO₂/PVDF)表现出最佳的亲水性和抗污性能,其接触角比PVDF膜下降8.2°,总孔隙率增加13.40%,PEG/GO/TiO₂纳米复合材料在PVDF膜中分散较均匀。在0.08 MPa的工作压力下,0.60%PEG/GO/TiO₂/PVDF的纯水通量高达282.44 L/(m²·h),对腐植酸溶液的过滤通量为131.96 L/(m^2...     

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。