低温熔盐法制备MnO2及其电容性能研究

采用低温熔盐法在150 ℃的KCl-AlCl3体系中制备了MnO2,并对其结构和形貌进行表征,XRD结果表明所制样品主相为α-MnO2,SEM结果表明样品为微米级片状结构.以所制备的MnO2作为电极活性物质,在2 mol/L的(NH4)2SO4电解液中对其电化学性质进行测试和研究.循环伏安结果表明该材料具有良好的电容性能,用恒流充放电测得在1 mA条件下,放电比电容可达290.72 F·g-1.经5 mA恒电流循环100次后电极性能趋于稳定,充放电效率接近100%,表现出优异的循环性能.     

廉价模板法制备MnO2纳米棒及其电容特性研究

该文以可再生、廉价、天然多孔的锯末为模板,采用化学溶液浸渍法合成了MnO2纳米棒.TEM,FTIR,XRD测试结果表明,所得样品为α-MnO2纳米棒,其平均直径为15 nm左右,平均长度约为150 nm.循环伏安和恒流充放电测试结果表明:在1.0 mol?L-1的(NH4)2SO4电解液中,0～1.0 V(vs.SCE)电位区间内,充放电的电流密度分别为1 A?g-1和2 A?g-1时,所制备的α-MnO2的最高放电比电容分别达到了176 F?g-1和138 F?g-1.     

超级电容器用三维石墨烯的制备和性能研究

通过使用水合肼还原对苯二胺盐酸盐改性过的氧化石墨烯,得到了三维石墨烯。以得到的三维石墨烯作为电极材料,采用循环伏安法、恒电流充放电和交流阻抗对其电化学性能进行研究。结果显示:在电压区间为-0.2~0.8 V,电流密度为2 A·g-1的条件下其比电容为212 F·g-1,当电流密度增加到200 A·g-1时,其比电容仍然保持在156 F·g-1,在20 A·g-1的电流密度下循环1000次之后其容量保持率在98%,较高的比电容、优异的大电流放电性能和较好的循环稳定性表明获得的三维石墨烯是一种优异的超级电容器电极材料。     

沉积电流对水热电沉积法制备硫/钴/镍/氧/复合物超级电容电极材料的影响研究

采用水热电沉积法,以碳纤维纸为正极、泡沫镍为负极,制备硫/钴/镍/氧超级电容器复合电极材料,研究了120℃下获得的薄膜在不同电流密度下(6m A·cm-2至10m A·cm-2)的形貌、组成、结构和超级电容性能的影响规律。结果表明,随沉积电流密度增大,所获得纳米片交错三维多孔结构形貌越致密,并且发生团聚形成球形颗粒倾向增大。当沉积电流密度为8 mA·cm-2的电极材料在1 A·g-1工作时,循环稳定性是这三种电极材料中最优异的,其质量比电容为127.8 mAh·g-1。循环2800次后,比电容为初始比电容的80%。     

不同质量比PANI∕α-MnO2超级电容器材料的制备及表征

在酸性条件下采用液相共沉淀法合成球状和海胆状的α-MnO2,并以α-MnO2为氧化剂,H2SO4溶液为介质,引发苯胺聚合制备得到不同质量比的聚苯胺(PANI)/α-MnO2复合物。采用XRD、FTIR、SEM等法对材料的形貌和物相进行表征,同时采用循环伏安、计时电位法考察了PANI/α-MnO2复合物在1 mol/L Na2SO4水系电解液中的电化学性能。结果表明,起始原料m(苯胺)∶m(α-MnO2)=1∶3制备的PANI/α-MnO2复合物,在制备电极过程中其质量未到α-MnO2质量一半的条件下,PANI/α-MnO2复合物的比电容达到64.58 F/g,是所合成的α-MnO2比电容(43.49 F/g)的1.48倍,且经过600次循环,其比电容保持率在85%以上,而α-MnO2只有57%的比电容保持率。     

不同质量比PANI/α-MnO_2超级电容器材料的制备及表征

在酸性条件下采用液相共沉淀法合成球状和海胆状的α-MnO2,并以α-MnO2为氧化剂,H2SO4溶液为介质,引发苯胺聚合制备得到不同质量比的聚苯胺(PANI)/α-MnO2复合物。采用XRD、FTIR、SEM等法对材料的形貌和物相进行表征,同时采用循环伏安、计时电位法考察了PANI/α-MnO2复合物在1 mol/L Na2SO4水系电解液中的电化学性能。结果表明,起始原料m(苯胺)∶m(α-MnO2)=1∶3制备的PANI/α-MnO2复合物,在制备电极过程中其质量未到α-MnO2质量一半的条件下,PANI/α-MnO2复合物的比电容达到64.58 F/g,是所合成的α-MnO2比电容(43.49 F/g)的1.48倍,且经过600次循环,其比电容保持率在85%以上,而α-MnO2只有57%的比电容保持率。     

无机盐水溶液反应合成MnO2纳米粉体及其电容特性

采用无机盐水溶液反应合成了纳米MnO2粉末。X射线衍射结果表明：所制备的MnO2是a-MnO2与γ-MnO2的混合晶相。透射电镜分析表明：所制备的MnO2粒径为4～20nm。由所制备的粉末在300℃煅烧3h后作为活性物质制成电极。在1mol／L的(NH4)2SO4电解液中,在电位范围(以饱和甘汞电极为参比电极)为0．15～0．75V的三电极体系中,通过循环伏安曲线考察了电极的电容性能。循环伏安结果表明：所制备的纳米MnO2具有优异的电容性能,通过恒流充放电测得其比容量最高可达150．4F／g,循环2～3次后．充放电曲线进入稳定状态,说明纳米MnO2具有较好的循环充放电性能。作为电极材料,纳米MnO2具有较好的应用前景。     

高性能超级电容器用药渣基氮掺杂分级多孔炭的制备

利用合成盐酸林可霉素原料药及衍生物所产生的药渣为原料,通过一步炭化和活化法制备药渣基氮掺杂分级多孔炭(DNHPC)。利用扫描电子显微镜、X射线光电子能谱、X射线衍射、氮气吸脱附对DNHPC的形貌、物质结构、成分、比表面积及孔径分布进行表征,并在三电极体系中以6 mol·L-1的KOH水溶液为电解液对DNHPC的电化学性能测试。结果表明DNHPC具有较高的比较面积(1269 m2·g-1)和氮掺杂量(5.3%),并表现出优异的倍率性能和循环稳定性。当电流密度为0. 25 A·g-1时,其质量比电容高达263 F·g-1,当电流密度高达20 A·g-1时,其质量比电容能够达到180 F·g-1,质量比电容保持率高达68.4%,而且经过3000次充放电循环(10 A·g-1)的电容保持率高达93%。     

多孔碳负载五氧化二铌及其在超级电容器中的应用

以间苯二酚、甲醛和草酸铌为原料,通过原位聚合和高温煅烧,制备出多孔碳负载的五氧化二铌(Nb2O5)材料。X射线粉末衍射和扫描电镜分析表明,负载在多孔碳表面上的五氧化二铌具有三维纳米凸起结构,属于正交晶型。循环伏安测试表明该复合材料的比电容达到290 F·g-1,并具有良好的大电流放电能力,5 A·g-1的放电电流下,容量可以达到108 F·g-1。0.5 A·g-1的首次放电容量为355 F·g-1(1.0~3.0 V vs.Li+/Li),100次循环后容量保持率为82%。通过对交流阻抗图谱和等效电路的模拟分析,对其电化学赝电容特性进行了讨论。该复合材料降低了电解液中离子在充放电过程中的迁移路径和扩散阻力,实现Nb2O5活性材料的多维度接触,提高了Nb2O5的导电性,改善了其超级电容特性。     

线状α-MnO_2的水热制备及其电容性能

通过水热合成法,高锰酸钾和尿素反应制备了MnO2。利用XRD和SEM研究了产物的结构和形貌,结果表明,产物为线状α-MnO2。采用循环伏安法测试了其电容性能。在1 mol/L的Na2SO4水溶液中,当扫描速度为5 mV/s时(-0.2~0.8 V),其比电容为114 F/g;在扫描速度为5 mV/s的条件下,500次循环后的比电容为137 F/g。这表明制备产物具有良好的电容特性。     

纳米铜/碳纳米管对聚苯胺电导率的影响

聚苯胺是制备电极材料的主要原料,碳纳米管和纳米铜的掺杂能提高其电导率和比电容值。采用原位聚合法以过硫酸铵为氧化剂,制备出以纳米铜/碳纳米管为核,以聚苯胺为壳的具有核-壳结构的聚苯胺/纳米铜/碳纳米管复合材料,通过对比不同质量分数的纳米铜/碳纳米管掺杂的聚苯胺循环伏安测试结果分析可知,当纳米铜/碳纳米管占三元聚合物的质量分数为15%时,聚苯胺/纳米铜/碳纳米管复合材料的比电容值最高,测试结果为2102.57F·g-1。     

石墨烯/δ-MnO_2复合材料的制备及其超级电容器性能

采用螯合法制备了RGO/δ-MnO_2复合材料,并用X射线粉末衍射(XRD)、低压氮气吸附脱附(BET)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、能谱(EDS)、热重(TGA)对其结构和物相进行表征。采用循环伏安测试(CV)、恒电流充放电(GCD)以及循环测试对所制材料电化学储能进行测试。结果表明RGO/δ-MnO_2复合材料比纯石墨烯和纯δ-MnO_2具有更优异的电化学性能。当电流密度为1 A·g-1时,RGO/δ-MnO_2复合材料的比电容可达322.6 F·g-1,比纯δ-MnO_2电极材料高234.2 F·g-1,比纯石墨烯高212.1F·g-1。当电流密度放大10倍后,RGO/δ-MnO_2复合材料的比电容保留率为79.1%。在1000次恒流充放电测试后,比电容为252 F·g-1(99.6%),说明该方法制备的RGO/δ-MnO_2复合材料是一种有应用前景的超级电容器电极材料。     

NiCo2O4/炭黑@纳米炭纤维自支撑复合电极制备与电容性能研究北大核心

针对炭材料和金属氧化物单独作为电极材料存在的不足,以纳米炭纤维作为基底,通过水热法在纳米炭纤维上同时负载炭黑(CB)和钴酸镍(NiCo2O4)纳米线,进一步热处理制备了NiCo2O4/炭黑@纳米炭纤维自支撑复合电极。在复合电极材料中,纳米炭纤维网络提供了三维电子传导通道,钴酸镍提供了较高的比电容,炭黑显著地提高了NiCo2O4的导电性。通过调整沉积时间有效调节了活性物质的负载量,所得电极显示出优异的导电性(35.3 S·m^-1),在1 A·g^-1的电流密度下比电容达到846 F·g^-1,且具有优良的循环稳定性。优异的电容性能使NiCo2O4/炭黑@纳米炭纤维复合电极有望成为下一代超级电容器的电极材料。     

NiCo_2O_4/炭黑@纳米炭纤维自支撑复合电极制备与电容性能研究

针对炭材料和金属氧化物单独作为电极材料存在的不足,以纳米炭纤维作为基底,通过水热法在纳米炭纤维上同时负载炭黑(CB)和钴酸镍(NiCo_2O_4)纳米线,进一步热处理制备了NiCo_2O_4/炭黑@纳米炭纤维自支撑复合电极。在复合电极材料中,纳米炭纤维网络提供了三维电子传导通道,钴酸镍提供了较高的比电容,炭黑显著地提高了NiCo_2O_4的导电性。通过调整沉积时间有效调节了活性物质的负载量,所得电极显示出优异的导电性(35.3 S·m~(-1)),在1 A·g~(-1)的电流密度下比电容达到846 F·g~(-1),且具有优良的循环稳定性。优异的电容性能使NiCo_2O_4/炭黑@纳米炭纤维复合电极有望成为下一代超级电容器的电极材料。     

Ca-Alginate/MXene纤维状柔性电极材料的制备及其电化学性能研究

纤维状电极材料是柔性超级电容器和智能可穿戴储能器件的重要基础材料,然而其容量和强度是制约纤维状电极材料应用的关键问题。本论文以Mxene为储能电极的活性材料,利用海藻酸钠进行增韧改性,通过湿法纺丝技术经过Ca2+交联构筑了高比电容和优异柔性的Ca-Alginate/Mxene纤维状电极材料,并对其电化学性能进行了详细的研究。结果表明,该纤维状电极材料具有优异的比容量和柔性,在0. 5 A·g-1电流密度下,其比电容可以达到122. 3 F·g-1(1386 m A·cm-2)。     

乙酸锌活化制备柚子皮衍生活性碳及其电化学和吸附性能研究

生物质衍生的活性碳在能量存储和环境保护中具有重要的应用潜力.以柚子皮为前驱体,乙酸锌为活化剂,通过一步法制备柚子皮衍生的活性碳.通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和拉曼光谱(Raman)对其进行表征.结果表明,制备的活性碳具有大量的纳米尺寸孔以及高的石墨化程度.将该活性碳材料制备成超级电容器的电极,在电流密度为1 A·g-1时,其比电容可以达到210.5 F·g-1,在5 A·g-1电流密度下充放电循环5000圈,其容量保持率为88.5％.在去除水中亚甲基蓝的研究中,Langmuir等温吸附模型和准一级动力学模型能更好地描述吸附动力学和吸附平衡过程,Langmuir单层最大吸附量能达到125.0 mg·g-1.     

钾盐活化制备稻壳碳用于超级电容器

以稻壳作为碳前驱体,通过Na OH水热预处理,再选用钾盐作为活化剂,进行高温碳化活化法,制取稻壳基碳材料用于超级电容器电极材料。经分析发现,使用醋酸钾作为活化剂得到的碳材料RHC-KAc具有比表面积大,多级孔结构较为明显的特点。在充放电测试中,多级孔碳材料表现出良好的比电容量。1 A·g-1的电流密度下,比电容高达308 F·g-1。大电流密度下进行5000次充放电循环后,比电容保留率在85%。     

孢子粉基电容炭的制备及电化学性能研究

本文以灵芝孢子粉作为原料,通过水解-活化两步法制备了生物质基电容炭,氮气吸附脱附分析结果表明,所制备的电容炭以微子为主,孔径主要分布在0.8～1.0 nm.循环伏安(CV)测试得到该电容炭的比容量为150.8 F·g-1(扫描速率为5 mV·s-1).在恒流充放电(GCD)测试中,当电流密度由0.5A·g-1增至20A·g-1,该电容炭的容量保持率为67.0％.较小的阻抗和良好的循环稳定性表明,该方法制电容炭具有一定的应用价值.     

Fe/Ni比对Li1.2Fe0.2-xNi0.1+xMn0.5O2纳米颗粒电化学性能的影响

通过调整化学组成x(x为0、0.05、0.1),采用自蔓延燃烧合成了不同Fe/Ni比的前驱体,经700℃高温煅烧合成出纳米Li1.2Fe0.2-xNi0.1+xMn0.5O2材料。XRD分析表明随着Fe/Ni比增大,材料的晶体结构由α-Na Fe O2层状结构向单斜C2/m结构过渡,晶系对称性降低。x=0.05时(Fe/Ni比为1∶1),Li1.2Fe0.15Ni0.15Mn0.5O2纳米材料(LFNMO-1F1N)具有良好的α-Na Fe O2层状结构和更完整的层状程度,晶粒尺寸为10.96nm。SEM分析表明LFNMO-1F1N为分布均匀的纳米颗粒,粒径范围38～62 nm。恒电流测试结果表明,在0.1C倍率下,LFNMO-1F1N的首次可逆容量高达258.9 mAh·g-1,远高于LFNMO-2F1N(191.6 mAh·g-1)和LFNMO-1F2N的可逆容量(155 mAh·g-1),在2C倍率下的可逆容量仍有138.4 mAh·g-1。在1C倍率下充放电循环100次后,可逆容量仍有122.6 mAh·g-1,保持率为78.6%。研究结果表明,当Fe/Ni比为1∶1时,Li1.2Fe0.15Ni0.15Mn0.5O2纳米颗粒具有最大的可逆比容量、最佳倍率与循环性能。     

纳米β-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 m A·g-1电流密度下其第3次循环放电比容量高于1550m A·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。