(CoFe)Se2@NC超级电容器电极材料的制备及其电化学性能

金属-有机框架(MOF)衍生的过渡金属硒化物和多孔碳纳米复合材料具有巨大的储能优势,是应用于电化学储能的优良电极材料。采用共沉淀法制备CoFe类普鲁士蓝(CoFe-PBA)纳米立方,并通过静电组装在CoFe-PBA上包覆聚吡咯(PPy)得到CoFe-PBA@PPy;通过在400℃氮气中退火并硒化成功制备了氮掺杂的碳(NC)包覆(CoFe)Se₂的(CoFe)Se₂@NC纳米复合材料,并对其结构和形貌进行了表征。以(CoFe)Se₂@NC为电极制备了超级电容器,测试了其电化学性能,结果表明,在电流密度1 A/g时超级电容器的比电容达到1047.9 F/g,在电流密度5 A/g下1000次循环后具有良好的循环稳定性和96.55%的比电容保持率。由于其性能优越、无毒、成本低和易于制备,未来(CoFe)Se₂@NC纳米复合材料在超级电容器中具有非常大的应用潜力。     

柠檬酸镁掺杂的葡萄糖基电极材料的制备及电化学性能北大核心

以葡萄糖为前驱体、柠檬酸镁为模板,先预碳化再结合KOH活化制备高性能多孔碳电极材料。通过扫描电子显微镜（SEM）研究掺杂柠檬酸镁前后样品的形貌结构,发现通过柠檬酸镁模板法制备的活性碳孔径分布更为均匀。通过氮气吸脱附测试发现,以柠檬酸镁为模板,活性碳的比表面积由135.6 m2/g提高到326.13 m2/g。电化学测试结果表明,以柠檬酸镁为模板,电极材料的双电层电容特性得到明显提高。在电流密度为0.5 A/g时,AC-Mg的比电容139.88 F/g远大于AC的比电容31 F/g;在10 A/g的电流密度下,AC比电容保持率为72.5%,AC-Mg比电容保持率增加到87%,电极材料的电阻从1.589Ω下降到1.021Ω,具有更好的导电性,在进行了5 000圈循环测试后,AC-Mg比电容保持率仍为96%。     

共价有机框架/多壁碳纳米管复合材料及其双电层电容器性能

共价有机框架(COF)材料是一种特殊的结晶性有机多孔材料,具有多种有机官能团结构,同时有着非常低的骨架密度以及较高的比表面积。通过熔融热法制备TpPa-COF材料并与导电性能优异的多壁碳纳米管(MWCNT)复合制得TpPa-COF@MWCNT纳米复合材料,复合材料的微观形貌通过扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)进行表征,通过循环伏安法对用于超级电容器的TpPa-COF@MWCNT纳米复合材料的电化学性能进行研究。实验验证了该复合材料在不同扫描速度下的循环伏安曲线均呈现优异的双电层电容特性。当电流密度高达1 A·g-1时,该复合材料的比电容仍达到25 F·g-1,在2 A·g-1的电流密度下测得5 000次循环后比电容的保持率略高于100%,表现出良好的大电流充放电性能和应用前景。     

Co3O4@NC的制备及其电化学性能

过渡金属氧化物是一种超级电容器电极材料。采用共沉淀法制备了立方体Co类普鲁士蓝(Co-PBA)纳米材料,先将Co-PBA在氮气中进行退火,PBA衍生为掺氮的碳纳米盒,得到产物Co@NC,再在空气中250℃下退火,得到Co₃O₄@NC纳米复合材料。Co-PBA材料的微观结构为盒状并均匀分布,平均尺寸约为500 nm。在三电极体系下测试其电化学性能,循环伏安(CV)测试结果显示在不同电流密度下曲线具有相似的形状,拥有良好的对称性,说明该材料制备的电极在充放电时的可逆性较好。Co₃O₄@NC复合材料在电流密度1 A/g时的比电容为1 000.02 F/g,在电流密度5 A/g下充放电2 500次后电容保持率为97.29%,保持了良好的循环稳定性。实验结果表明,Co₃O₄@NC复合材料是一种很有前途的超级电容器电极材料。     

CoFe类普鲁士蓝纳米立方的合成及超电容性能

利用化学共沉淀法,制备Co Fe类普鲁士蓝纳米立方(Co Fe PBA)超级电容器电极材料。利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对样品进行物理表征;利用循环伏安法(CV)、恒电流充放电法以及交流阻抗法(EIS)对样品的电化学性能进行研究。结果表明:Co Fe PBA材料为具有面心立方结构的棱长约400 nm的立方颗粒,且表面光滑、颗粒均匀,在氯化钴和铁氰化钾摩尔比为2:1时,产物Co Fe PBA电化学性能最佳,于中性介质1 mol/L硫酸钠溶液中,在1 A/g电流密度下,比电容能达到444.4 F/g,电流密度增大至5 A/g时,比电容仍能保持在423.1 F/g,2000次充放电循环后,在1 A/g电流密度下比电容保持在439 F/g,容量衰减小于2%。     

氮掺杂中药废渣生物质碳材料电容性能研究

以废弃的中药废渣作为前驱体，Ni(NO₃)₂为原位造孔剂，尿素为氮源，采用水热法进行氮原子掺杂改性，再经预碳化-活化法制备氮掺杂生物质碳(Ni-N-CMW)。研究表明制备的生物质碳材料具有丰富的孔隙结构，改性掺杂的生物质碳材料Ni-N-CMW比表面积和平均孔径分别为2234.17 m²·g^-1和1.86 nm。对生物质碳材料进行电化学性能测试，结果表明氮掺杂改性生物质碳材料比电容为405 F·g^-1,明显高于未掺杂的生物质碳(256 F·g^-1),且在电流密度增加至8 A·g^-1时，Ni-N-CMW比电容依然能达到332 F·g^-1,电容保持率高达82.1%。除此之外，在5000次循环充放电结束后仍能保持91.2%的比容量，具有良好的循环稳定性。本研究不仅提供了一种回收利用中药废渣的方法，而且为进一步发展中药废渣在电容器电极材料领域的应用提供了理论依据。     

冷冻煅烧法制备NiO/Ni复合材料及电容性能研究

首次采用冷冻煅烧法制备NiO/Ni纳米复合材料,重点考察不同冷冻温度对该复合材料的结构形貌及电容性能的影响。结果表明:随着冷冻温度的降低,结晶过冷度增大,材料的粒径不断减小并且趋于均匀化,比表面积单调增大。当冷冻温度为-20℃时,材料平均粒径为20~50 nm,比表面积达到337.6 m^2/g。同时,纳米Ni单质的引入也增强了材料的导电性能,当电流密度为1 A/g时,其比电容达到820 F/g,所制得NiO/Ni纳米复合材料具有优异的电化学性能。该方法大大降低了材料制备的能耗,为NiO/Ni纳米复合材料的制备方法提供新的思路。     

钴酸镍/多孔碳复合电极材料的制备及其电化学性能研究

以玉米芯碳渣为原材料,通过高温热解法制得多孔碳(PC),并以此为基体,以硝酸镍和硫酸钴为原料,通过水热-煅烧两步法成功制备了NiCo_2O_4/PC复合电极材料。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对该复合材料的形貌和结构进行了表征。在三电极系统中,通过循环伏安和恒电流充放电测试表明NiCo_2O_4/PC复合材料的电容性能较好,在1 A/g的电流密度下,其比电容达到497 F/g。     

聚苯胺-MnFe类普鲁士蓝复合材料的超电容性能

MnFe类普鲁士蓝(MnHCF)作为超级电容器电极材料具有高比电容和优良的循环稳定性,但导电性不佳限制了其应用,通过将其与聚苯胺等高电导率材料复合可以极大改善这一问题。传统的两步制备方法工艺繁琐,干扰因素较多。本研究利用MnO_2纳米棒作原材料在室温下一步合成了聚苯胺-MnFe类普鲁士蓝复合材料(PANI-MnHCF)。利用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)对样品进行物理表征,使用循环伏安法(CV)、恒电流充放电法以及交流阻抗法(EIS)对样品电化学性能进行测试。结果表明:成功合成了堆砌为规则块状结构的PANI-MnHCF。在0.5 mol/L中性Na_2SO_4电解液中,1 A/g电流密度下,比电容达276.4 F/g;电流密度增大至5 A/g后,比电容仍能保持225.2 F/g;2000次充放电循环测试后,容量保持率为70.2%。     

α-Ni(OH)2/石墨烯纳米复合材料的制备及其电容性能研究

近年来,石墨烯复合材料作为理想基底用于电极材料的生长,在电化学的许多领域都得到了广泛的应用。以石墨烯和六水合硝酸镍为原料,用NaBH_4作为还原剂,在90℃低温条件下制备合成了具有纳米尺寸的α-Ni(OH)_2/石墨烯复合材料。研究了石墨烯与α-Ni(OH)_2的质量比不同时复合材料的电化学性能。结果表明:当质量比为5∶5时,复合材料显示了最佳的电化学性能:在0～0.47 V的电位窗口,0.2 A/g的电流密度下,比容量高达1280 F/g;2 A/g的电流密度下循环充放电测试2000次后,比容量仍然保持88%。因此,该复合材料作为一种理想的复合电极材料,可被应用到能量转化/储存系统中。