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微波处理时间对电化学电容器用活性炭性能的影响

采用微波对氢氧化钾活化石油焦制备的活性炭进行处理,考察了微波处理时间对活性炭的孔结构、表面(官能团)性质和电化学电容器中活性炭电化学性能的影响.结果表明:微波处理后活性炭的比容和内阻随着其比表面积和总孔容的降低而变小.和采用常规加热方式在1073K下处理1h所得活性炭相比,在700w功率下仅处理7 min所得活性炭的孔结构就具有较高的大/中孔的孔容比和较高的羰基含量；该活性炭用作电化学电容器的电极时,具有较高的能量密度和较高的能量保持率.显然,微波处理是制备电化学电容器用活性炭的一种简单而有效的方法.

关键词: 活性炭 , 微波处理 , 官能团 , 电化学电容器 , 能量密度

电沉积钴磷基碳纳米管复合镀层

吴芳辉 , 何孝军

腐蚀与防护 doi:10.3969/j.issn.1005-748X.2007.12.003

对电弧放电法制备的碳纳米管进行混酸氧化后,在含有锡和钯的溶液中进行敏化、活化预处理,使碳纳米管的表面形成密集的活性中心;采用电沉积法制备碳纳米管钴磷基复合镀层.研究比较了电沉积钴磷层和钴磷基碳纳米管复合镀层的物理特性和电化学性质.结果表明,碳纳米管的加入明显提高了钴磷基复合镀层的结合力和耐腐蚀性能.

关键词: 碳纳米管 , 表面改性 , 电沉积 , 钴磷基复合镀层

微波法制备电化学电容器用花生壳基活性炭

吴明铂 , 李如春 , 何孝军 , 张和宝 , 隋吴彬 , 谭明慧

新型炭材料 doi:10.1016/S1872_5805(15)60178_0

以花生壳为原料,氢氧化钾为活化剂,采用微波加热制备出活性炭,所制活性炭用于制备电化学电容器用电极材料。通过氮气吸附、恒流充放电及循环伏安对所制活性炭的孔结构及电化学性能进行研究。结果表明,活性炭的比表面积、总孔容、比电容以及能量密度在炭化时间(6_10 min)以及KOH与花生壳的质量比(0.6_2.0)的范围内存在最大值。当KOH/花生壳的质量比为1.0,微波功率为600W,活化时间8min,所制活性炭(AC1_600_8)比表面积达1277m2/g,并且经1000次循环后,其能量密度高达8.38 Wh/kg。因此采用微波加热、KOH活化是一种快速制备电化学电容器用活性炭的低成本方法。

关键词: 花生壳 , 微波加热 , 活性炭 , 电化学电容器

不同压力下碳纳米管的电弧法合成及其表征

郑明东 , 何孝军 , 伊廷锋 , 任世彪

功能材料与器件学报 doi:10.3969/j.issn.1007-4252.2009.02.010

采用电弧放电法在氦气/乙炔混合气氛中,在不同压力下合成了碳纳米管.运用场发射扫描电镜、场发射透射电镜、X-射线衍射仪和拉曼光谱对碳纳米管的形貌进行了表征.采用可见发射光谱对碳纳米管的形成过程进行了原位诊断研究.场发射扫描电镜结果表明,在氦气/乙炔气氛中合成的碳纳米管的长度大于50微米,许多碳颗粒沉积在碳纳米管壁上.场发射透射电镜结果表明,在0.100MPa下合成的碳纳米管的壁厚明显大于0.035MPa下合成的碳纳米管的壁厚.可见发射光谱诊断结果表明,CH和C2物种可能作为碳纳米管形成的前驱体,其中,以H原子作为无定形炭的刻蚀物种.阳极消耗速率和产物在阴极的沉积速率随着反应器中压力的增加而增加.因此,可以通过加强阳极和乙炔的蒸发速率及CH和C2物种的沉积速率而增加碳纳米管的形成速率.

关键词: 碳纳米管 , 电弧放电 , 透射电镜

由煤沥青高效制备高性能超级电容器用多孔炭

何孝军 , 李晓静 , 王晓婷 , 赵楠 , 余谟鑫 , 吴明铂

新型炭材料 doi:10.1016/S1872-5805(14)60150-5

在较低氢氧化钾用量的条件下,采用一步微波辅助KOH活化法由煤沥青成功制备出多孔炭材料。在KOH/沥青质量比为2∶1,采用30 min微波辅助KOH活化所得多孔炭(PC2ˉM)的比表面积达1786 m2/g。在KOH、K2SO4、Na2SO4、Li2SO4水性电解液及四乙基四氟化硼酸铵盐/碳酸丙烯酯有机电解液中,研究了PC2ˉM电极的电化学性能。在6 mol/L KOH水性电解液中,在0.1 A/g的电流密度下,多孔炭电极的比容达267 F/g；在0.5 mol/L K2 SO4中性电解液中,多孔炭电容器的能量密度高达12.0 Wh/kg,对应的功率密度为1318 W/kg。因此,一步微波辅助氢氧化钾活化煤沥青是一种简单、高效且低能耗的制备超级电容器用高性能多孔炭的方法。

关键词: 煤沥青 , 多孔炭 , 微波辅助氢氧化钾活化 , 超级电容器

活性炭吸附柴油中多环噻吩硫研究进展

余谟鑫 , 范梁威 , 张晨 , 何孝军 , 郑明东 , 李忠

功能材料

针对柴油中含量较高的加氢以及分子筛吸附难以脱除的多环噻吩类硫化物,活性炭展现了极好的吸附脱硫性能.就构效关系、活性炭表面改性及机理等方面综述了活性炭对多环噻吩硫吸附的研究进展.对于柴油中分子尺寸较大的多环噻吩硫,活性炭中孔部分起着重要的吸附作用；活性炭表面酸性含氧基团能促进其对噻吩硫的吸附,通过表面负载金属离子和表面氧化改性,能提高其吸附容量及选择性.因此,为了早日实现活性炭吸附脱硫的工业化应用,应进一步加强中孔活性炭的制备、表面改性以及孔和化学性质的协同作用等方面的研究.

关键词: 活性炭 , 多环噻吩硫 , 吸附 , 柴油

以MgO为模板剂制备纳米中孔炭及其应用研究进展

余谟鑫 , 范梁威 , 张晨 , 何孝军 , 郑明东 , 李忠

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2015.03.008

无需任何稳定和活化过程,采用MgO为模板剂,选择不同的碳前驱体可制备高比表面积且含有大量中孔的活性炭.综述了具体制备方法、制备条件对孔结构的影响、纳米孔结构形成机理、该方法的优点以及该法所得纳米中孔活性炭的应用前景.通过选择不同的MgO前驱体可调节活性炭中孔大小;而中孔和微孔的相对体积则由碳前驱体控制.采用该法制备的中孔炭作为电容器、吸附材料等在能源、资源和环境方面的应用前景相当广阔.

关键词: 中孔活性炭 , MgO模板剂 , 电容器 , 吸附剂

高性能超级电容器用相互连接的中孔炭片的制备

王晓婷 , 马浩 , 何孝军 , 汪静娴 , 韩久凤 , 汪勇

新型炭材料 doi:10.1016/S1872-5805(17)60118-5

以煤沥青为碳源,金属-有机框架化合物(MOF-5)为模板和辅助碳源,耦合KOH活化,制备了超级电容器用相互连接的中孔炭片状材料(IMCSs).通过透射电镜、氮吸脱附、X射线衍射、X射线光电子能谱等技术对所得材料进行了表征.结果表明,所得IMCSs的比表面积介于860~1 046 m2·g-1之间.在优化的条件下, IMCSs在6 M KOH电解液中,0.05 A·g-1电流密度下,其比容达到242 F·g-1.由于IMCSs拥有可供离子快速传输的短的分级孔、可供离子吸附的大量的微孔和导电性好的相互连接的结构,因此,当电流密度增加到20 A·g-1时,IMCSs的比容保持率为80.2%,显示了很好的速率性能.经10 000次循环充放电后,IMCSs的容量保持率仍达到94.2%,显示了优异的循环稳定性.此工作为合成高性能超级电容器用相互连接的中孔炭片提供了一个可行的方法,可以用廉价的稠环碳氢化合物,如,煤沥青和石油沥青为碳源.

关键词: 相互连接的中孔炭片 , 金属-有机框架(MOF-5) , 煤沥青 , 超级电容

定向碳纳米管修饰电极测定氧氟沙星

吴芳辉 , 朱静 , 何孝军

应用化学 doi:10.3969/j.issn.1000-0518.2008.07.009

研究了氧氟沙星在定向碳纳米管修饰电极上的电化学行为.结果发现,修饰电极对氧氟沙星有优良的电催化作用.使得氧氟沙星在修饰电极上的氧化峰电位比在裸玻碳电极上明显负移,氧化峰电流显著提高.优化了反应介质、富集时间、修饰剂用量、扫描速率等测定参数.研究发现,氧氟沙星浓度在8.0×10-7-2.0×10-3mol/L之间与峰电流呈良好的线性关系,检出限为3.2×10-7mol/L.一些常见的离子和生物物质不干扰氧氟沙星的测定.氧氟沙星平行测定10次的相对标准偏差(RSD)为4.2%.用该修饰电极测定氧氟沙星滴眼液中氧氟沙星的含量,结果令人满意.

关键词: 氧氟沙星 , 定向碳纳米管 , 化学修饰电极