磷酸镁多孔材料的制备及其在结构超级电容器的应用

以NaHCO₃为引气剂,利用化学发泡法制备磷酸镁多孔材料（MPCPM）,该材料孔径发达、强度较高。利用MPCPM和KOH复合形成结构载体/电解质双连续相系统,并与石墨烯电极组装成一种新型结构超级电容器。研究发现,MPCPM孔隙连通度是影响结构超级电容器电学性能的主要因素。内部连通孔隙结构有利于离子的运输,从而改善结构超级电容器的储能容量。使用循环伏安、交流阻抗、恒流充放电以及抗压强度测试等方法研究化学发泡剂NaHCO₃掺量及养护龄期对结构超级电容器电学性能和力学性能的影响。NaHCO₃掺量为2.5%时比电容最高可达62.2 F·g^-1,比不掺加NaHCO₃时提高了34.1%。并且当NaHCO₃掺量为2%其比电容为38.79 F·g^-1,同时抗压强度高达18.76 MPa,显示出良好的多功能性。     

梧桐絮制备多孔纤维碳材料及其在超级电容器中的应用

以法国梧桐絮为原料、KOH为活化剂,通过碳化制备多孔纤维碳材料,并在此基础上组装了超级电容器器件。通过SEM、EDS、XRD、Raman、FTIR、BET等对制备的多孔纤维碳材料进行表征,并研究了多孔纤维碳材料电极的电化学性能。结果表明:在扫描速率为50 mV·s~(-1)时,800℃下碳化制备的梧桐絮多孔纤维碳材料电极的比电容可以达到236 F·g~(-1);所组装电极在循环10 000次后,比电容仍维持原来的99.8%,表明梧桐絮多孔纤维碳材料在超级电容器领域有巨大的应用潜力。     

多孔炭材料在超级电容器中的应用

本文较全面地论述了炭电极和超级电容器的工作机理和优点,讨论炭结构和表面对超级电热器电容量和放电速度的影响以及分析其对漏电流的影响,并介绍前人对多孔炭电极材料进行改良的方法,对目前所使用的活性炭粉、活性炭纤维、碳气凝胶、碳纳米管、纳米碳纤维等炭电极材料进行比较,讨论所存在的一些问题及对未来进行展望.     

分级多孔碳的制备及其在超级电容器中的应用

超级电容器因其高功率密度、超高速充放电、高稳定性等突出特点在电化学储能装置中引起人们极大关注.在当前开发的电极材料中,碳材料因其良好的导电性、孔隙率及形貌可调等特点备受青睐.传统的单一微孔碳材料具有较大的比表面积,但存在利用率低、孔道堵塞、电阻较大等问题.针对上述问题,研究人员对分级结构多孔碳材料开展了广泛的研究.本工...     

富氮多孔碳纤维的制备及其在超级电容器中的应用

以聚丙烯腈（PAN）为前驱体,制备具有发达三维网络结构的大/中孔PAN纤维,采用水合肼和盐酸羟胺处理使PAN纤维在产生交联反应的同时进一步引入氮原子,制备了富氮多孔碳纤维,并考察了富氮多孔碳纤维的形貌结构、孔结构特征及电化学性能。结果表明：富氮多孔碳纤维中的N和O原子含量分别为13.53%和8.01%,在电流密度为0.1 A/g时,比电容为222 F/g,比表面电容达0.80 F/m²。     

生物质碳基材料的制备及其在超级电容器中的应用

近年来,生物质碳基材料凭借其本身优异的化学性能引起研究者的青睐,本文主要介绍了超级电容器的构造及工作原理;综述了影响碳基超级电容器比容量大小的因素,并讨论了生物质在超级电容器中的应用及其应用前景。     

碳化钙基炭材料的制备及其在超级电容器中的应用

以电石(CaC_2)为碳源,通过氧化法合成炭材料(CM),并用氢氧化钾(KOH)进一步活化,制得具有微观细孔结构的活化炭材料(ACM)。利用XRD、Raman、FT-IR测试了CM的结构。利用FESEM、BET、循环伏安法(CV)和恒流充放电(GCD)探究了活化对炭材料结构、形貌和电容性能的影响。结果表明,氧化法制得的CM具有一定程度的石墨化,同时表面发生了部分氧化。活化后炭材料表面呈疏松状,比表面积和总孔容均变大,当活化炭碱比(R_(CM/KOH))为0. 5时,比表面积为1 114. 3 m~2/g,总孔容达到0. 35 cm~3/g。炭碱比活化的炭材料ACM_(0. 5)电极在0. 64 mol/L的K_2SO_4电解质溶液中,电流密度为0. 5 A/g时,比电容达165. 47 F/g,可作为超级电容器的电极材料。     

多孔碳球的制备及在超级电容器中的应用研究进展

多孔碳球具有高比表面积、高电导率、强耐腐蚀性、热稳定性、可调控的多孔结构而具有优异的电化学性能,其制备方法有水热法、模板法、化学气相沉积法、气溶胶法等。在介绍多孔碳球的制备方法和特点的基础之上,综述了多孔碳球作为电极材料在超级电容器中的应用研究进展。     

Ni-Co双金属氧化物纳米结构制备及其在超级电容器中的应用

超级电容器作为一种新型的储能器件,近年来已经成为电化学储能领域的研究热点。在各种电极材料中,过渡金属氧化物是较理想的选择,这是由于它们在电极/电解液界面可发生快速可逆的法拉第氧化还原反应。本文采用水热法通过调剂反应源镍、钴元素的比例获得不同比例的Ni-Co双金属氧化物纳米棒。结果表明,双金属氧化物Co1.29Ni1.71O4和NiCo_2O_4双金属氧化物的比电容值明显高于单金属NiO和Co_3O_4,表现出较好的倍率特性。因此,双金属氧化物的实施为解决过渡金属氧化物循环性能和倍率特性不足的问题提供了一条新的途径。     

BMIMBr水泥基电解质的制备及其在结构超级电容器中的应用

为了提高离子电导率和电化学性能,本文选用室温离子液体1-丁基-3-甲基咪唑溴化物(BMIMBr)作为氧化还原活性添加剂,制备了一种具有高离子电导率和良好力学性能的水泥基电解质,该材料可用于制作结构超级电容器。结果表明,含20%(质量分数)BMIMBr的水泥基电解质的离子电导率最高,为35.91 mS·cm^-1。BMIMBr能够提供可产生还原反应的Br^-,同时增加游离态离子的数量,这有利于电解质中的离子传导,并获得更高的比电容。当电流密度为0.05 A·g^-1时,结构超级电容器具有20.07 F·g^-1的高比电容。恒定电流充放电循环1 000次后,电容保持率达到83.6%,库伦效率为97.56%,展现了良好的循环寿命。     

磷酸活化制备棉杆基活性炭及其超级电容器性能研究

以棉杆为原材料,分别通过磷酸活化与磷酸-水蒸气混合活化法制备了具有发达孔结构的棉杆基活性炭。考察了磷酸浓度、水蒸气活化温度对活性炭产率、表面积及超级电容器电化学性能的影响。分别采用傅里叶变换红外光谱仪、氮气吸脱附测试对棉杆基活性炭的表面官能团、比表面积、孔径分布进行表征;利用两电极系统,通过恒流充放电对棉杆基活性炭作为超级电容器电极的电化学性能进行表征。结果表明:活性炭收率随着磷酸浓度的增大而降低,最高比表面积可达1718m2/g,以微孔为主;活化温度700℃,混合法得到的活性炭作为超级电容器电极材料时,首次比容量可达218F/g,循环1000次以后能保持在196F/g左右,具有很好的电化学性能。     

二氧化锰为氧化剂制备多孔石墨烯@聚苯胺超级电容器材料的研究

以聚苯乙烯微球为模板制备蜂窝状多孔石墨烯为载体,分别以过硫酸铵和β-MnO_2为氧化剂,采用化学原位聚合的方法制备合成多孔石墨烯/聚苯胺超级电容器材料。并利用X射线衍射(XRD)、比表面积分析仪(BET),扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)和电化学工作站等对其微观形态、结构组成和电化学性质进行检测分析。结果表明:制备的载体材料具有蜂窝状结构,且以β-MnO_2为氧化剂的电容器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。     

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。     

超级电容器用生物质衍生多孔炭材料研究进展

能源消费增加促使绿色能源开发成为趋势,同时推动能源存储系统快速发展,超级电容器以高功率密度和长循环寿命的优势得到广泛关注,其中电容炭材料逐渐成为研究热点。用来源广泛、有可再生性、价格低廉、绿色环保的生物质制备超级电容器用多孔炭材料,在开发绿色能源的同时解决了能源存储问题。多孔炭材料结构调控与性能完善是提高超级电容器性能的重要途径之一。综述了生物质衍生多孔炭材料及其在超级电容器领域的应用,按原料来源(植物、动物和微生物)及材料维度(0D、1D、2D和3D)的分类体系,多孔炭材料制备方法及技术现状。将多孔炭的制备分为炭化和活化,简述了炭化与活化机理、活化方式选择和常见活化剂特性,但生物质衍生多孔炭材料制备过程中影响因素多,且性能不及传统煤基碳材料,需进行多方面设计优化,包括选择生物质前驱体、合理使用炭化技术、调控活化过程各影响因素和选择改性过程中掺杂物等。基于在超级电容器领域的应用需求,重点探讨生物质多孔炭材料优化方式,包括孔结构调控、表面元素掺杂及与石墨烯复合形成新型炭材料等。梳理多孔炭材料用于超级电容器中时的难题与重点,通过寻找多孔炭材料在高比表面积、均匀孔隙分布和高导电性3方面的最优...     

N/S共掺杂多孔炭材料的制备及在超级电容器中的应用北大核心

以蚕丝氨基酸为炭前驱体和杂原子源,经过KOH活化制备了一系列多孔炭材料,经过扫描电镜和X射线衍射等方法对炭材料进行了结构表征;将其作为超级电容器电极材料,并对其电化学性能进行测试。结果表明,经过活化后的炭材料具有无定形结构;在最佳条件下制备的炭材料SA-3具有较高的比电容,在电流密度1 A·g^(-1)时比电容高达230 F·g^(-1),经过5 000次充放电循环测试后电容仍能保持99%以上,交流阻抗结果显示炭材料具有较小的内阻,意味着在超级电容器中的应用具有良好的电荷存储潜力。     

葡萄柚皮多孔碳高性能对称性超级电容器电极材料的制备及性能

以柚子皮为碳源(GC),高温氧化碳化(GCO)处理后采用K₂CO₃活化制得GCO600,最佳优化产物GCO600-14具有丰富的网状孔隙,其比表面积达661.7 m²/g。三电极体系中,在1 A/g时,GCO600-14的比电容为413 F/g,电流密度扩大30倍后仍可达到2 896 F/g,为原先的70%;循环5 000圈后比电容仍未原来值的96%。构建的对称性电容器GCO600-14//GCO600-14能量密度为26、20.2 (W·h)/kg时,相应的功率密度分别为720、20 800 W/kg。说明GCO600-14作为新型的、环境友好的储能材料具有潜在的应用前景。     

多孔碳纳米线/MnO_2复合材料的制备及其在电化学超级电容器中的应用研究

采用化学气相沉积法(CVD),以1,2-邻二氯苯和二茂铁为前驱体批量制备高纯度多孔碳纳米线(PCNF)。采用微波法将MnO2负载在多孔碳纳米线上从而构筑MnO2/PCNF复合材料。用SEM、TEM、XRD和TGA等测试手段对所得材料进行形貌及结构分析,采用循环伏安和恒流充放电测试检测MnO2/PCNF复合材料的电容特性。实验结果表明,该复合材料比电容较高,循环性能良好,在1000圈循环测试(2A·g-1)后电容保持率为89.3%。