分级多孔炭的制备及其电化学性能研究

以间苯二酚和甲醛为前驱体,原位合成的Mg(OH)2为模板剂,KOH作为催化剂、沉淀剂、活化剂,一步法合成具有小/中/大孔的分级多孔炭。使用扫描电镜、透射电镜、氮气吸附、X射线衍射对样品的结构进行表征。通过恒流充放电、循环伏安、电化学阻抗谱,测试样品在1mol/L的(C2H5)4NBF4/碳酸丙烯酯(Propylene carbonatePC)电解液中的电化学性能。结果表明,随着KOH对间苯二酚用量的增加,材料的比表面积和孔容先增大后减小,其最大值分别为1300m2/g和0.89cm3/g。该材料具有良好的容量性能和功率性能,在电流密度0.1A/g时,最高质量比电容可以达到116F/g;当电流密度增大到5A/g时,电容保持率为78%。     

纳米木质素基多孔炭的制备及其电化学性能

基于绿色低共熔溶剂（DES）高效分离麦草生物质组分以制备纳米木质素（LNP）,本文采用化学活化法并进一步热解炭化制备纳米木质素基多孔炭（LNPC）。借助SEM、Raman、BET-物理吸附等分析手段研究了锌系活化剂及热解炭化温度（600℃、700℃、800℃）对LNPC的结构特征及电化学性能的影响。研究结果表明,相对于LNP直接热解炭化后纳米碳粒子的极易团聚,经锌化物活化后所制备的LNPC表现出更好的分散性和多级孔道形貌结构。尤其,以ZnCO₃活化后制备的LNPC-ZnCO₃-800具有更突出的性能,较高石墨化程度（I_D/I_G为0.68）、较高BET比表面积（679m²/g）、高介孔率（86.7%）、均匀纳米碳粒子构成的介孔结构。此外,以LNPC-ZnCO₃-800制备的工作电极,在0.5A/g时的比电容可达179F/g,与直接热解炭化的LNPC-800（64F/g）相比,其比电容的容量提高了180%。     

生物质氮掺杂多孔炭的制备及电化学性能研究

利用造纸废料生物质衍生物木质素磺酸钠作为碳源,邻苯二胺为氮源,经低温预处理后活化制备了氮掺杂多孔炭(NPC)。采用XRD、XPS和低温N_2脱/吸附技术对其结构、比表面积和孔径分布进行了分析。通过研究投料比、活化温度对材料电化学性能的影响可知,当木质素磺酸钠与邻苯二胺的质量比为5∶3,焙烧温度为750℃时,获得的氮掺杂多孔炭(NPC-750)具有最佳的电化学性能。在电流密度为1 A/g时,NPC-750的比电容为226 F/g,电流密度升高到20 A/g时,比电容仍有178 F/g,表明该电极具有较好的倍率性能(78.8%)。另外,在充放电流密度为10 A/g下循环1000次后,其容量保持率高达98.8%。     

以废弃梨子为原料制备蜂窝状多孔炭材料及其电化学性能研究

一些先进的碳纳米材料在超级电容器中的实际应用仍然受到资源稀缺和成本高的阻碍.通过化学转化可再生和丰富的生物质为碳基电极材料的经济和可持续利用提供了良好的机遇.本实验以废弃梨子为前驱体,KOH为活化剂,在700℃下合成蜂窝状分级多孔炭材料.以废弃梨子为前驱体合成的多孔炭材料显示出较高的比表面积及良好的电化学性能.     

SnS_2/氮掺杂多孔炭网络复合材料的制备及其电化学性能研究

二硫化锡(SnS_2)是一种受到广泛关注的高比容量和低成本的锂离子电池负极材料,但SnS_2在充放电过程中存在体积变化大,电导率低的问题。为了解决该问题,利用NaCl晶体为模板借助冷冻干燥的方法制备出纳米SnS_2片镶嵌氮掺杂多孔炭网络复合材料(SnS_2/N-CN)。材料中SnS_2纳米片的厚度为6～10 nm,均匀地镶嵌在多孔炭网络中。SnS_2/N-CN电极在0.1 A/g的电流密度下循环100次依旧保持813.7 mA·h/g的高可逆比容量,在3 A/g的电流密度下拥有436.7 mA·h/g的比容量,是一种极具应用前景的锂离子电池负极材料。     

新型多孔炭的制备及其储锂性能

以竹笋为原料炭化获得生物质炭,再用氢氧化钾活化得到多孔生物质炭,采用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）和氮气物理吸附等方法对多孔生物质炭的微观结构和形貌进行了表征。以此多孔生物质炭作负极材料探究其电化学性能,结果表明在1 000 mA/g电流密度下,材料的首次充电比容量为286.9 mA·h/g,循环50次后充电比容量保持在201.8 mA·h/g,循环500次后充电比容量仍有221.5 mA·h/g,表明此多孔炭材料具有优良的电化学循环性能,使其有望成为具有竞争力的锂电池负极材料。     

低温快速磷化制备CuP2/多孔炭复合材料及其储锂性能研究

富磷金属磷化物作为锂离子电池转化型负极材料具有高的理论比容量和合适的电压平台,然而其制备复杂、导电性较差和充放电时产生的剧烈体积变化严重制约了它的发展.为此通过冷冻干燥、模板法以及低温快速磷化制备了CuP2/三维氮掺杂多孔炭复合材料(CuP2@N-PCs),其中利用H2预还原处理前驱体对最终合成富磷相CuP2起到了至关...     

玉米芯电容炭的制备及其电化学性能

以玉米芯为原料,经Zn Cl_2一步活化法制备超级电容器用电容炭电极材料。采用低温N_2吸附、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)及X射线光电子能谱(XPS)等手段系统表征电容炭的微观结构及表面性质,并利用恒流充放电、循环伏安和漏电流等测试手段研究其在无机电解液体系(KOH)中的电化学性能。研究表明:在Zn Cl_2/玉米芯浸渍比为2:1、700℃的条件下活化1h可制备出比表面积为1340m~2/g、总孔容为1.135cm~3/g、中孔率高达97.7%的玉米芯电容炭。将其用作电极材料表现出良好的电化学特性,在50m A/g的电流密度下质量比电容为159F/g,2500m A/g电流密度下比电容仍可达137F/g,1000次循环后比电容保持率为92.5%,漏电流仅为1.9μA。结果表明:玉米芯电容炭具有良好的倍率特性和循环性能,是一种理想的电化学电容器用电极材料。     

蔗糖基炭材料的制备及其电化学性能研究

在蔗糖中按不同比例掺入膨胀石墨（EG）,在800qC和1000℃炭化制得蔗糖基炭材料。通过扫描电子显微镜（SEM）,透射电子显微镜（TEM）,X射线电子衍射（XRD）,对蔗糖基炭材料的表面形态和内部结构进行表征。采用循环伏安（cv）和恒流充放电表征其电化学性能,并分析其储锂机理。电化学实验结果表明：掺入3％质量比的EG在800℃下炭化得到的蔗糖基炭材料具有最优的大电流充放电性能,其在100mA／g的电流密度下,可逆放电容量为210mAh／g,容量保持率为85．5％;在200rnA／g的电流密度下,可逆放电容量为178．6mAh／g,容量保持率为72．5％。     

层次多孔碳的制备及其电化学性能的研究

以间苯二酚-甲醛(RF)作为碳源,利用具有中空结构的聚苯乙烯球(PS)作为模板,在高温下碳化得到三维层次多孔碳。采用扫描电镜、循环伏安及恒流充放电等方法对其性能进行测试。结果表明,层次多孔碳在高倍率条件下具有优异的电化学性能。     

磷酸三钾活化合成分级多孔炭及其电化学性能

多孔炭的表面性质、孔径分布及比表面积是影响其电化学性能的主要因素。为了对多孔炭孔结构及电化学性能等进行调控,采用聚乙烯吡咯烷酮为碳源、纤维水镁石为模板、磷酸三钾为活化剂,通过一步炭化–活化法制备了分级多孔炭(HPC),并研究了磷酸三钾添加量对多孔炭孔径分布、比表面积及电化学性能的影响。基于X射线衍射、氮气吸脱附、扫描电镜、X射线光电子能谱、X射线能谱仪、横流充放电、循环伏安及交流阻抗等测试,结果表明：磷酸三钾活化后样品HPC/K₃在0.5 A/g电流密度下比电容可达281.94 F/g,远高于未活化HPC/K₀的200.31 F/g;经过8 000次充放电循环后容量保持率可达84.7%。研究表明磷酸三钾活化可以显著改善多孔炭的电化学性能,此外,以纤维水镁石为模板合成多孔炭,还可以为天然矿物纤维水镁石的高附加值应用提供新思路。     

多孔竹炭负载SnO2的制备及其电化学性能研究

多孔竹炭为无定形碳,具有丰富的孔结构,孔径分布在1~6 nm之间,且具有较大的孔体积(1.21 cm³/g)。本文以多孔竹炭为载体,采用溶胶-凝胶法制得B₂O₃-SnO₂/C复合材料。SEM和TEM结果显示SnO₂和B₂O₃均匀分布在多孔竹炭表面。多孔竹炭和B₂O₃有效缓冲SnO₂可逆反应的体积变化,提高SnO₂的循环稳定性。将B₂O₃-SnO₂/C复合材料作为负极组装成锂离子半电池,进行电化学性能测试,在1 C(1 C=372 mA/g)倍率下充放电循环200次结束后仍然保留649.9 mAh/g的放电比容量,放电比容量保留率为58.6%。B₂O₃-SnO₂/C复合材料充放电过程受扩散和电容两种行为控制,电容控制的贡献率随着扫描速率的增大而增大。     

煤抽提物基炭材料的制备及其电化学性能

以某煤抽提物为前驱体,在N_2保护下,分别在600℃,700℃,800℃和900℃炭化制备四种电化学电容器用炭材料,分别记作:FKC600,FKC700,FKC800和FKC900.采用低温N_2吸附法对各炭材料的孔结构进行表征,并通过恒流充放电和循环伏安测试研究其电化学性能.结果表明:随着炭化温度的升高,四种炭材料的比表面积和总孔容逐渐增大,但孔结构总体上发育不完善,FKC600和FKC700的比表面积仅为14 m~2·g~(-1)左右.四种炭材料在3 mo1/L KOH电解液中具有良好的充放电可逆性和典型的双电层电容特性;其体积比电容和面积比电容随炭化温度的升高呈现先增大后减小的趋势,FKC700的体积比电容高达112.4 F·cm~(-3),FKC600和FKC700的面积比电容大于800μF·cm~(-2),远远高于炭材料的理论储能极限.     

纤维素基生物质多孔炭的制备及其超级电容器性能研究

以棉纤维素为原料,采用硝酸盐、尿素、纤维素共混后热裂解的方法制备分级多孔炭HPC样品,通过改变煅烧温度和KOH活化处理对多孔炭比表面积及孔结构进行调控。对比三个不同温度煅烧活化处理后样品的循环伏安曲线、恒电流充放电曲线、比容量等电化学参数,结果表明,4AC@HPC800样品作为超级电容器工作电极具有优良的电化学性能,其比表面积高达2433.8 m²·g^-1,在1 A·g^-1的电流密度下比容量高达234.7 F·g^-1,在大电流密度10 A·g^-1时依然有207.6 F·g^-1的比容量,具有良好的倍率性能;电极在2 A·g^-1的电流密度下循环10000次后依然有196.1 F·g^-1的比容量,表明其具有长时工作的特性。     

源于核桃壳的生物形态多孔炭的制备及其性能研究

以核桃壳作原料,利用控温炭化得到了保留材料生物学特征结构的多孔炭（WSC）,采用TGA、XRD、SEM、BET等测试手段对所得材料的炭化过程、微观结构、组成以及氧化机理进行了系统研究。结果表明：材料中存在丰富的相互连通的孔及孔隙,断口孔隙率为31.46%,孔隙直径约为0.5-1 m,比表面积为380m^2/g左右;碳主要以非晶形式存在,随炭化温度升高,非晶碳中类石墨的002峰增强,晶面间距减少,结构逐渐向理想石墨转变,同时密度增加,气孔率和比表面积下降;材料的非等温氧化速率先升高后降低,这是由于组成炭材料的烯片层结构中活性碳原子数量随氧化反应的进行发生变化所致。     

半焦基多孔石墨化炭可控制备及其吸附性能研究

作为烟煤中低温干馏的产物,半焦具有含碳量高、化学活性及电阻率高等特点,开发利用半焦材料的应用新技术,对于低阶煤提质增效具有重要意义。本文以神府半焦为原料,通过催化活化技术实现半焦的初步扩孔,进而采用水热浸渍法将催化剂(硝酸铁)与炭基体充分接触融合,并通过石墨化技术实现多孔石墨化炭的制备。利用XRD、Raman、BET等手段分析多孔石墨化炭的晶体结构和孔隙结构,并以其作为吸附剂研究其碘吸附性能。结果表明:当混合催化剂中Fe∶Ca原子比为4∶1时,所得活化半焦比表面积最大,可达470.32 m~2·g~(-1);通过进一步催化石墨化制得的多孔石墨化炭,其比表面积提高至795.41 m~2·g~(-1),且以微孔为主,当以其为吸附剂时,碘吸附值可达650.66 mg·g~(-1)。半焦基石墨化炭优异的吸附性能为半焦的增值利用提供了新的方向。     

豆腐为原料的多孔炭的制备及其储锂性能研究

以富含蛋白质的豆腐为原料,经冷冻干燥和炭化过程制备出多孔炭材料,利用SEM、FTIR、XPS、Raman以及XRD等分析手段研究了所得炭材料的物理化学性能。将其作为锂离子电池负极材料使用时,在50 mA·g~(-1)的电流密度下,首次恒流充电容量可达817.6 m A·h·g~(-1),循环10次可维持351.9 m A·h·g~(-1)的可逆比容量,当电流密度上升至2 A·g~(-1)时,仍可维持76.5 mA·h·g~(-1)的可逆比容量,表明多孔炭材料具有良好的电化学性能。     

纤维素基生物质多孔炭的制备及其超级电容器性能研究

以棉纤维素为原料,采用硝酸盐、尿素、纤维素共混后热裂解的方法制备分级多孔炭HPC样品,通过改变煅烧温度和KOH活化处理对多孔炭比表面积及孔结构进行调控。对比三个不同温度煅烧活化处理后样品的循环伏安曲线、恒电流充放电曲线、比容量等电化学参数,结果表明,4AC@HPC800样品作为超级电容器工作电极具有优良的电化学性能,其比表面积高达2433.8 m²·g^-1,在1 A·g^-1的电流密度下比容量高达234.7 F·g^-1,在大电流密度10 A·g^-1时依然有207.6 F·g^-1的比容量,具有良好的倍率性能;电极在2 A·g^-1的电流密度下循环10000次后依然有196.1 F·g^-1的比容量,表明其具有长时工作的特性。     

凹凸棒NaY分子筛模板炭材料的制备及其电化学性能研究

以凹凸棒为原料,采用水热原位晶化法合成了NaY分子筛,然后采用模板法以制备得到的纳米级NaY分子筛为模板,麦芽糖为碳源,制备得到一种微孔模板炭材料。采用XRD、FESEM、N2吸附/脱附等手段对NaY分子筛和微孔模板炭材料的物理性能进行表征。测试结果表明,NaY分子筛的粒径小于100 nm,比表面积为487 m2/g;模板炭材料的比表面积为789.2 m2/g、总孔容为0.62 m3/g,平均孔径为1.5 nm。随后,采用恒电流充放电测试、循环伏安测试对模板炭材料的电化学性能进行测试。恒电流充放电测试表明,当电流密度为600 m A/g时,材料的比电容可达163.3 F/g,循环伏安测试中材料表现出了良好的循环伏安曲线的矩形特征,较好的说明了材料具有良好的倍率性能。     

两步法制备灵芝孢子粉基电容炭及其电化学性能研究

本文通过低温水解和Na2CO3活化制备了灵芝孢子粉基电容炭,并对其电化学性能进行了研究.研究结果表明,所制备的电容炭主要为微孔结构,孔径以0.8～0.9 nm为主.扫速为5 mV·s-1时,由循环伏安(CV)测试得到该电容炭的比容量为135.9 F·g-1.在恒流充放电(GCD)测试中,当电流密度由0.5 A·g-1增...