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碳/导电聚合物复合电极材料的研究进展

阐述了碳材料和导电聚合物作为超级电容器电极材料的研究进展,对比了其电化学性能,尤其是碳纳米管与聚苯胺、聚吡咯的复合材料.这些材料虽在超级电容器应用方面取得了一些突破,但在循环寿命、聚合物易脱落等方面仍存在问题,另外碳纳米管昂贵的价格也限制了其在工业上的应用.展望了一种柔性石墨纸作基体复合导电聚合物的新型复合材料,在电化学性能方面也取得了很好的效果.

关键词: 碳材料 , 导电聚合物 , 复合材料 , 碳纳米管 , 聚苯胺 , 石墨纸

炭材料在铅炭超级电池负极中的应用?

胡晨 , 相佳媛 , 林跃生 , 刘皓 , 高飞 , 杨凯 , 来小康

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2015.011.007

铅炭超级蓄电池是由铅酸电池和超级电容器通过创新组合而形成的新型电化学储能装置，具有高功率、长寿命的特点，在电动汽车与规模储能方面有良好的应用前景。其性能突破的关键是将炭材料用到铅炭超级电池负极中，降低负极硫酸盐化。在高倍率部分荷电态工况下，阀控铅酸电池失效的原因是在负极板表面生成致密、不导电的硫酸铅的绝缘层。炭材料添加剂能抑制负极不可逆硫酸盐化，显著提高在高倍率部分荷电态工况下电池的循环寿命、功率性能和充电接受能力。介绍了炭材料抑制负极不可逆硫酸盐化的内在作用机理，综述了最近几年炭材料在铅炭超级蓄电池中应用的研究进展。

关键词: 铅炭超级电池 , 储能 , 硫酸盐化 , 炭材料 , 作用机理

碳材料的掺杂改性及其用于燃料电池催化剂的研究

郑锐萍 , 廖世军

表面技术

开发掺杂改性的碳材料用作燃料电池的非贵金属氧还原催化剂已成为燃料电池领域的重要研究课题，相关研究对于降低燃料电池成本、促进燃料电池的商业化具有十分重要的意义。大量研究工作表明，对碳材料进行掺杂改性可以实现其形貌、微观结构、组成及其他表面物理化学性质的优化，从而得到具有较高催化活性、选择性和稳定性的氧还原催化剂。人们在这类催化剂的制备方法、性能优化和催化机理等方面进行了大量研究工作。综述了对碳纳米管、石墨烯、介孔碳、大孔碳、碳微球等碳材料进行掺杂改性的最新进展。并基于目前的研究结果，展望了掺杂碳材料作为燃料电池非贵金属氧还原催化剂的应用前景和未来的发展趋势。

关键词: 掺杂 , 改性 , 碳材料 , 催化剂 , 燃料电池

含银掺氮碳材料在饮用水体系的抑菌作用

王洋 , 张良 , 钟吕玲 , 薛娟琴

环境化学 doi:10.7524/j.issn.0254-6108.2015.07.2015012607

以对苯二胺和乙二醛反应生成的一种希夫碱碳氮聚合物为基材,添加AgNO3,使Ag+与该聚合物中N原子配位形成一种复合材料,此材料高温碳化形成了一种新的含银掺氮碳材料.X射线衍射(XRD)结果显示了该复合材料中单质纳米银的存在;透射电子显微镜(TEM)显示有纳米银线的存在;傅立叶红外波谱(FTIR)证实此碳材料中—NH2、C—C、C=C及C=N随着温度升高而降低,银在800℃以上时被原位还原为银单质;X射线光电子能谱(XPS)表明材料中存在氮和银,银和氮有一定相互作用.该碳材料应用于饮用水,研究其对大肠杆菌(E.coil)的抑菌性能.发现希夫碱与Ag的物质的量之比为1∶0.8,材料的炭化温度为800℃时,此材料可具有1.54-1og以上的对数去除率.实际水样的应用抑菌测试也显示出令人满意的抑菌效果,而且抗银流失性能满足国家饮用水标准GB5749-2006.

关键词: 碳材料 , 银 , 抑菌 , 希夫碱聚合物

单晶硅炉用碳素材料的硅化腐蚀研究

曹伟伟 , 朱波 , 赵伟 , 王永伟 , 乔琨 , 张式雷

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2013.12.008

对单晶硅炉用碳素材料的硅化腐蚀后的表面形貌及元素分布测试,研究不同碳素热场材料的硅化腐蚀性能.结果表明石墨内部延伸至表面的开气孔给熔融硅提供侵蚀扩散的通道,加速石墨硅化破坏.硅化程度受C/C复合材料内部纤维排布方向的影响,沿纤维排布方向液硅扩散速率较快,垂直于纤维排布液硅的扩散速率较小.随硅化时间延长,C/C复合材料力学性能呈下降趋势.石墨材料的力学性能最初有所提高,之后随着时间而下降.

关键词: 单晶硅炉 , 碳素材料 , 硅化 , 纤维排布 , 液硅

导电剂对低温高电位热电池正极 Cu3V 2O 8性能的影响

袁朝军 , 杨少华 , 曹晓晖

功能材料 doi:10.3969/ji.ssn1.001-97312.0151.70.10

在低温高电位热电池正极材料Cu3 V2 O8中分别加入铜粉、银粉等金属粉末及活性炭、乙炔黑、碳纳米管（CN T s）等碳材料作电子导电剂，通过放电测试研究了不同导电剂对正极性能的影响。结果表明，这些导电剂都可使正极放电性能有所提高，并且碳材料比金属粉末更适合用作低温高电位热电池正极材料的导电剂。正极中活性炭、乙炔黑、CN T s的适宜添加量分别为4％，3％和3％，其中CN T s的改善效果略好于其它两种。电解质的添加量对正极材料性能的影响较小，其适宜的添加量为30％。

关键词: 低温高电位热电池 , 导电剂 , 正极性能 , 金属粉末 , 碳材料 , 电解质

碳基硫化钼电催化制氢催化剂的研究进展

董斌 , 胡文慧 , 韩冠群 , 柴永明 , 刘晨光

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2016.015.006

金属铂是目前最高效的电催化制氢催化剂，但由于铂存在高成本、低储量等缺点，难以适合广泛的工业应用。因此，寻找低成本、高储量的替代电催化制氢催化剂成为未来发展的方向。二硫化钼因具有制氢活性较高、储量丰富、易于制备等优势越来越受到关注。二硫化钼的制氢活性主要取决于暴露的催化活性位数量和导电性。因此，利用纳米碳材料的高导电性和高比表面积来提高二硫化钼的导电性和制氢催化活性位的数量，是制备高活性二硫化钼电催化剂的重要策略之一。重点介绍了二硫化钼电催化制氢的基本原理，以及采用不同碳材料，如石墨烯、氧化石墨烯、碳纳米管等，改进二硫化钼电催化制氢性能的合成方法、催化效果及反应机理。最后，展望了利用碳材料辅助制备高活性、低成本电催化制氢催化剂的前景。

关键词: 硫化钼 , 碳材料 , 电催化剂 , 电催化制氢

碳材料功能化设计及其在锂硫电池中的研究进展

陈亚炜 , 牛树章 , 潘郑泽 , 吕伟

中国材料进展 doi:10.7502/j.issn.1674-3962.2016.12.04

锂离子电池等储能器件已被应用于电子设备和电动汽车中，但其低的理论容量已不能满足需求。锂硫电池因其具有高的理论比容量(1672 mAh·g-1)，有望满足高能量密度的需求，但是锂硫电池还存在多硫化物的穿梭、硫导电性差等问题，阻碍了它的商业化应用。针对以上问题，不仅可以从正极材料的结构设计出发，也可以从电池的整体结构设计入手寻求解决的方法。评述了碳质材料的功能化设计在正极、正极与隔膜间的夹层设计、隔膜的优化以及新型隔膜中的研究进展，分析了结构、材料与锂硫电池性能之间的关系，指出了锂硫电池中碳质材料的发展方向。

关键词: 锂硫电池 , 功能化设计 , 夹层设计 , 优化隔膜 , 碳质材料