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碳基电化学双层电容器及复合电源系统的研制

王晓峰 , 王大志 , 梁吉

无机材料学报

碳基电化学超电容器作为一种新一代储能系统具有广泛的应用.多种测试及研究手段表明本文制备的炭材料具有适合电化学超电容器用途的特殊结构和型貌.直流充放电、循环伏安以及交流阻抗等实验显示了使用该材料组装的电容器具有良好的电化学性能,活性物质的比容量为168.5F/g,在大功率充放电条件下的活性物质的能量密度>5.0Wh/kg,同时具有10⁵以上的循环寿命,脉冲放电实验证明超电容器能有效改善镍氢电池的大电流脉冲放电性能.

关键词: 超电容器 , double layer capacitor , active carbon , composite power source

活性炭负载N掺杂可见光型TiO_2-xN_y/AC光催化剂的制备及性能研究

陈孝云 , 刘守新 , 张显权

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2008.00464

将活性炭负载与N掺杂有效结合, 采用酸催化水解法在粉状活性炭(AC)表面合成TiO₂前驱体, 在NH₃/N₂气氛中程序升温处理制得N掺杂TiO_2-xN_y/AC(TON/AC)光催化剂. 以苯酚为模型物, 考查了TON/AC紫外光区、可见光区及太阳光下催化活性以及分离性能、使用寿命. 采用XPS、XRD、DRS、FTIR、SEM、低温氮物理吸附对光催化剂的表面特征、吸光特性、晶相结构等进行表征. 结果表明, N以阴离子形式进入TiO₂体相并置换晶格中的O, 适量N掺杂的TON/AC在紫外光区、可见光区及太阳光下均表现出较高的活性. N掺杂在TiO₂表面生成Ti--O--N键, 形成新的能级结构, 使催化剂的吸收红移至450～550nm, 诱发TiO₂可见光催化活性. AC负载可降低TiO₂团聚体的尺寸, 增加催化剂比表面积, 为光催化降解提供高浓度环境, 从而提高光催化效率同时还可改善催化剂分离性能, 提高催化剂使用寿命.

关键词: TiO₂ , nitrogen doped , activated carbon , photocatalytic

水蒸汽活化树脂炭用做双电层电容器电极材料

韩鹏献 , 王成扬 , 时志强 , 吕嘉辉 , 秦军 , 姚国富

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2007.01046

以热固性酚醛树脂为前驱体, 采用水蒸汽为活化剂, 通过改变活化时间, 制备出了一系列双电层电容器用活性炭(PFR(1-5)). 采用低温氮气吸附法测定BET比表面积和孔结构, 发现随着活化时间的增加, 活性炭的比表面积和中孔率增 大. 电化学测试表明, 用活化时间为5h的PFR5H制备的模拟EDLC的比电容, 在有机体系中50mA/g恒 流放电比电容达106.5F/g, 1000mA/g下放电仍保持99.7F/g, 仅衰减了6.4％, 具有良好的倍率特性. 交流阻抗谱测试结果显示PFR5H的内阻最低, 具有良好的电容性能和功率特性.

关键词: 双电层电容器 , activated carbon , steam , phenolic formaldehyde resin

纳米Fe₃O₄- 活性炭混合超级电容器电化学性能的研究

杜嬛 , 王成扬 , 陈明鸣 , 焦旸

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2008.01193

研究了以纳米Fe₃O₄和活性炭(AC)为电极材料的超级电容器. 以FeSO₄·7H₂O和氨水为原料, 采用微波法制备出平均粒径为36nm的Fe₃O₄纳米粒子. 组装了以6mol/L KOH溶液为电解液的Fe₃O₄/KOH/Fe₃O₄、AC/KOH/AC、Fe₃O₄/KOH/AC三种类型的模拟电容器. 用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗法对电容器进行了电化学性能测试. 结果发现, 混合电容器的工作电压可达到1.2V. 电流密度为0.5mA/cm²时, 正/负极质量比为1.5的Fe₃O₄/KOH/AC电容器的能量密度达到9.25Wh/kg, 与AC/KOH/AC电容器相比, 能量密度提高了53.4%.

关键词: 纳米Fe₃O₄ , activated carbon , hybrid supercapacitor , pseudocapacitance , energy density

水热法制备炭球—活性炭复合材料

刘守新 , 孙剑

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2009.01132

以商品活性炭和葡萄糖为原料, 采用水热合成方法, 在活性炭表面和孔内合成纳米炭球, 制得富含含氧官能团的炭球—活性炭复合材料. 通过低温液氮(N₂/77K)吸附测定了炭球—活性炭复合材料的比表面积和孔容、孔径分布. 以SEM观测材料表面形貌. 采用FTIR、XPS分析复合材料的表面官能团结构. 以水相中无机Cr(VI)的去除测试材料的吸附性能. 结果表明：葡萄糖水热处理后在活性炭表面生成炭球, 活性炭孔隙结构降低, 炭球尺寸和分布受葡萄糖溶液浓度影响较大, 活性炭表面生成以—OH为主的含氧官能团. 炭球—活性炭复合材料对Cr(VI)的单位质量和单位面积吸附容量最高分别为原料活性炭的近4倍和95倍.

关键词: 葡萄糖 , solvothermal , carbon sphere , activated carbon , composite

炭气凝胶为电极的超级电容器电化学性能的研究

孟庆函 , 刘玲 , 宋怀河 , 张睿 , 凌立成

无机材料学报

炭气凝胶电极的电化学测试表明,炭气凝胶具有性能稳定、充放电效率高、适合于大电流充放电等优良性能.炭气凝胶储电的影响因素主要来自于比表面积、孔容和孔结构分布的综合作用.孔容较大,平均孔径较宽时,储电能力较大,且大孔容对电极材料储电是相当有利的.在高比表面积活性炭中添加不同比例的炭气凝胶,可以提高电极的比电容,炭气凝胶含量为15％时,电极比电容最高.

关键词: 炭气凝胶 , supercapacitor , activated carbon

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