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碳基材料模板法制备新材料的研究进展

陈鹏飞 , 张利 , 吴强

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2016.07.020

碳基材料是最具应用前景的模板材料之一.结合近几年不同种类的碳基材料模板法调控制备新材料的发展,综述了利用活性炭、炭黑、碳纳米纤维、碳纳米管、炭气凝胶和石墨烯等碳基材料作为模板来合成新材料的研究进展,最后结合其性能重点讨论了碳基材料在未来工业领域应用的优缺点,并对其发展趋势进行了展望.

关键词: 模板法 , 碳基材料 , 活性炭 , 炭黑 , 碳纳米纤维 , 碳纳米管 , 炭气凝胶 , 石墨烯

碳/掺杂碳气凝胶及其研究进展

周莹 , 唐永建 , 王朝阳

材料导报

经溶胶-凝胶、超临界干燥和高温碳化过程制备的碳气凝胶及通过掺杂获得的掺杂碳气凝胶是一种新型的轻质纳米多孔材料,具有许多优异的性能和广阔的应用前景.介绍了溶胶-凝胶法的反应机理,综述了碳/掺杂碳气凝胶的制备方法、发展现状,指出了目前存在的问题并提出了新的可行的制备掺杂碳气凝胶的方法.

关键词: 碳气凝胶 , 掺杂 , 溶胶-凝胶 , 超临界干燥 , 碳化 , 离子交换

Carbon aerogels for electric double-layer capacitors

稀有金属（英文版）

关键词:

聚吡咯/硝酸活化碳气凝胶复合材料在超级电容器中的应用

李亚捷 , 倪星元 , 沈军 , 刘冬 , 刘念平

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2013.12.017

用溶胶-凝胶法制备出碳气凝胶,对其进行硝酸活化,与聚吡咯复合(化学氧化聚合法)及先活化后复合,探究活化、复合对碳气凝胶性能的影响.采用傅立叶变换红外光谱仪和扫描电子显微镜表征材料的成分和形貌,通过循环伏安法、恒流充放电、交流阻抗及循环性测试等考察材料的电化学性能.结果表明,最佳处理方式为先活化后复合.比电容量大大提高,约为纯碳气凝胶的3倍,扫描速率为5mV/s时,比电容量达311F/g; 1000次循环后比电容稳定在较高数值；导电性也得到提高.

关键词: 碳气凝胶 , 聚吡咯 , 复合 , 硝酸活化 , 超级电容器

碳气凝胶/四氧化三钴复合材料的制备及电化学性能?

傅晓燕 , 梅军 , 刘昊 , 刘西川

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2015.06.024

采用电化学沉积法,以碳气凝胶(CA)为基底沉积氢氧化钴(Co(OH)2),并热处理制备碳气凝胶/四氧化三钴(CA/Co3 O4)复合电极材料.采用XRD,SEM对样品的结构和微观形貌进行表征.采用循环伏安,恒电流充放电测试,交流阻抗测试对样品的电化学性能进行了表征和测试.研究结果表明,采用电化学沉积法制备的 CA/Co3 O4复合电极材料,在电流密度0．5和5 A/g时,其质量比容量分别为1020和646 F/g.可见Co3 O4的复合,能够很大程度的提升电化学性能.

关键词: 电沉积 , 碳气凝胶 , 四氧化三钴 , 超级电容器

溶胶配比对碳纤维增强炭气凝胶隔热复合材料力学性能的影响

杨晓青 , 冯军宗 , 姜勇刚 , 张忠明 , 冯坚

复合材料学报 doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20151209.005

以异丙醇(I)为溶剂、六次甲基四胺(H)为催化剂,配制间苯二酚(R)-糠醛(F)的醇溶胶,经浸渍纤维预制件、凝胶老化、超临界干燥和炭化制得碳纤维增强炭气凝胶隔热复合材料。研究了溶胶配比对碳纤维增强炭气凝胶隔热复合材料密度、微观结构和力学性能的影响规律。结果表明：随着异丙醇与间苯二酚物质的量之比增大,碳纤维增强炭气凝胶隔热复合材料的密度逐渐降低,基体炭气凝胶内及与碳纤维形成的界面内孔径增大,大孔数量增多,碳纤维增强炭气凝胶隔热复合材料的强度降低。当异丙醇与间苯二酚物质的量之比由18增加到28时,压缩强度由2.498 MPa(应变10%)降至0.716 MPa(应变10%),拉伸强度由2.019 MPa降至1.001 MPa,弯曲强度由3.984 MPa降至1.818 MPa。随着六次甲基四胺与间苯二酚物质的量之比增大,碳纤维增强炭气凝胶隔热复合材料的密度先增大后减小,基体炭气凝胶内及与碳纤维形成的界面内孔径先减小后增大,大孔数量先减少后增加,碳纤维增强炭气凝胶隔热复合材料的强度先增大后减小。当六次甲基四胺与间苯二酚物质的量之比为0.0085时,碳纤维增强炭气凝胶隔热复合材料的密度最大,强度最大,其压缩强度为1.066 MPa(应变10%),拉伸强度为1.256 MPa,弯曲强度为3.556 MPa。

关键词: 炭气凝胶 , 复合材料 , 密度 , 微观结构 , 力学性能

石墨烯/炭气凝胶的制备及其结构与性能研究

易上琪 , 刘洪波 , 夏笑虹 , 黄桂荣 , 马倩 , 陈玉喜

无机材料学报 doi:10.15541/jim20150043

以间苯二酚(R)和甲醛(F)为炭前驱体原料,通过溶胶–凝胶法制备石墨烯/炭气凝胶复合材料。采用 XRD、Raman、SEM和N2吸附/脱附等对样品进行结构表征。结果表明：石墨烯为R和F的聚合提供形核场所, R和F首先在氧化石墨烯(GO)表面聚合,随着 RF 含量的增加,复合炭气凝胶(RF)结构从石墨烯薄片层为骨架的三维网络,经RF基炭球包裹于石墨烯的网络结构,最终转变为球形团簇交联的三维网络。石墨烯/炭气凝胶复合材料的比表面积随着RF的增加先增大后减小。当GO与RF质量比为1︰100时, GO/RF-100用作超级电容器电极材料,在6 mol/L KOH电解液中的比电容达169 F/g,具有较好的电容特性。

关键词: 氧化石墨烯 , 炭气凝胶 , 孔结构 , 电容性能

水热/溶剂热法制备锂电池负极材料碳气凝胶/Fe2O3及其电化学性能

罗大为 , 林峰 , 栾崇林 , 陈进洪 , 陈佳明 , 李雪

人工晶体学报

采用水热/溶剂热法,通过在碳气凝胶(CA)表面负载纳米Fe2O3颗粒,制备了具有不同外观形貌的CA/Fe2O3复合负极材料.通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和热重(TG)等测试手段表征了碳气凝胶、Fe2O3及CA/Fe2O3的结构、形貌和Fe2O3负载率,并对复合负极的电化学储锂性能进行了研究.结果表明,采用水热或溶剂热法时,在碳气凝胶表面合成的Fe2O3颗粒分别呈橄榄球状和微球状.电化学结果表明,采用溶剂热法合成的CA/Fe2O3复合材料作为锂电池负极材料具有较高的储锂容量和倍率性能,在100 mA·g-1电流密度下循环50次,可逆容量为634.9 mAh·g-1,充电容量保持率高达97.9%.

关键词: 锂电池 , 负极 , 水热/溶剂热法 , 碳气凝胶 , 氧化铁

气凝胶纳米材料

孔勇 , 沈晓冬 , 崔升

中国材料进展 doi:10.7502/j.issn.1674-3962.2016.08.02

作为一种纳米多孔材料，气凝胶具有纳米颗粒构成的连续三维纳米多孔网络结构，赋予其低密度、高孔隙率、高比表面积、大孔体积等特性。独特的结构特性使气凝胶在隔热、气体吸附分离、水处理、催化等方面具有良好性能，在航空航天、石油化工、新能源、科学研究、节能建筑、环保等领域有广泛的应用前景。在众多气凝胶中，传统的氧化硅和炭气凝胶被大量研究。最近，新型碳化硅气凝胶和表面改性氧化硅气凝胶获得广泛关注。碳化硅气凝胶隔热材料在有氧环境下的耐温性可达1200℃以上。疏水和氨基改性氧化硅气凝胶分别在水处理和气体吸附方面性能优异。综述了气凝胶的基本概念、结构特征和代表性研究工作，并重点介绍新型碳化物气凝胶和表面改性氧化硅气凝胶的最新研究进展。

关键词: 炭气凝胶 , 氧化硅气凝胶 , 碳化硅气凝胶 , 隔热 , 吸附

炭气凝胶电极电吸附脱盐性能的研究

刘玲 , 庞自钊 , 孟庆函

功能材料

以间苯二酚和甲醛为原料,通过溶胶-凝胶反应、超临界干燥、炭化等工艺合成制备出炭气凝胶,对炭气凝胶的微观结构进行了表征,并研究了炭气凝胶电极在不同电压和在不同浓度NaCl溶液中的电吸附性能。实验结果表明炭气凝胶电极具有很高的吸附效率,在20min内基本达到吸附平衡。随着外加电压的加大,处理溶液浓度的升高,炭气凝胶电极吸附平衡时间减小,单位吸附量增加,吸附单元内电流增加。

关键词: 炭气凝胶 , 电吸附 , 脱盐