掺磷石墨烯的制备及其电化学性能研究

石墨烯以其优异的导电性、较大的比表面积,在超级电容器领域得到广泛关注。本研究以氧化石墨烯为原料,通过磷酸浸渍,然后经高温还原处理制备掺磷石墨烯电极材料,通过XRD、SEM等手段表征其结构,并应用恒流充放电、循环伏安等技术考察其电化学性能。结果显示,氧化石墨烯经处理后得到还原的同时掺杂了磷元素。掺磷石墨烯的比电容提高接近2倍,显现了较好的电容特性。     

我国研发成功电动汽车新电源

天津市政府9月1日组织召开产品发布会,正式宣布高能镍碳超级电容器在天津研制成功。高能镍碳超级电容器是中国工程院周国泰院士领衔的科研团队采取综合性能平衡设计思路,提出了一种“内并式”超级电容器结构方案,将活性碳材料引入镍氢电池负极,即一个电极采用电极活性炭电极,而另一个电极采用电容电极材料或电池电极,将普通超级电容器与电池结合为一体。     

锂离子电池正极材料的回收及再制备

通过湿化学法从废旧锂离子电池中回收得到Li+、Co2+的硝酸溶液,以此为钴源,与Ni(NO3)2.6H2O、Mn(NO3)2按化学计量比混合,用草酸盐共沉淀法制备草酸盐前驱体,然后按Li过量5%加入Li2CO3混合,在空气中于800～950°C煅烧15 h得LiCo1/3Mn1/3Ni1/3O2,研究了煅烧温度对材料结构、形貌以及电化学性能的影响。结果表明,900℃保温15 h制备的LiCo1/3Mn1/3Ni1/3O2正极材料,为理想的(α-NaFeO2层状结构,颗粒为大小均匀的球形,在2.5～4.3 V的电压范围内,以0.1 C的恒定电流进行充放电,其首次充放电比容量分别为194.3和150.9 mAh/g,10次循环之后的容量保持率为89.9%,放电比容量为135.0 mAh/g。     

2,6-二氨基蒽醌/石墨烯复合电极强化电吸附Pb2+

电吸附高效去除水中重金属离子的关键在于开发性能优异的电极材料.采用2,6-二氨基蒽醌(DA)修饰还原氧化石墨烯(r GO),通过溶剂热法成功制备了DA@rGO复合电极,考察了复合电极的电化学性质及电吸附Pb~(2+)性能.循环伏安测试表明,复合电极电化学性质优异,比电容在电流密度为1 A·g-1时达到304. 4 F·g-1,DA修饰显著提高了复合电极的赝电容.电吸附Pb~(2+)测试表明,施加电压为-1. 2 V时电吸附效果最优,反应60 min后Pb~(2+)去除率达94. 8%.电吸附过程符合一级动力学方程,Langmuir模型拟合得到Pb~(2+)的饱和吸附量为356. 66 mg·g-1,明显高于r GO电极(319. 40 mg·g-1),DA修饰引起的电容增加是复合电极Pb~(2+)吸附量提高的重要原因.使用0. 5 mol·L-1硝酸处理可使电极吸附的Pb~(2+)在5 min内脱附完全,实现吸附剂再生.经过10次电极吸附-脱附循环后,DA@rGO复合电极对Pb~(2+)的吸附去除率保持在88%左右,电极循环性能稳定.     

镍铝层状氧化物薄膜电极的制备及其除盐性能

水滑石不仅是一种重要的水处理吸附剂,而且在超级电容器方面有广泛应用.本研究采用原位生长法,由泡沫镍作为基体并提供镍源,在泡沫镍表面合成了镍铝复合氧化物(Ni Al-MMO)薄膜即类水滑石煅烧产物.所制得的Ni Al-MMO薄膜电极的电化学性质稳定、电容量高,此薄膜电极的单位质量的比电容量可高达667 F·g-1.对此电极进行电容除盐性能研究,结果表明,增加电压和弱碱性p H环境有利于该电极除盐;初始浓度为0.003 mol·L-1的情况下,最佳工作条件为:电压1.0 V、p H值为8,在此时除盐效率可达58.17%.电极反接可使吸附饱和的电极材料迅速再生,脱附率可达87.96%.本研究为废水中盐离子的去除提供了新的技术选择.     

电容去离子电极的污染特性研究

活性碳纤维(ACF)电极的电容去离子技术(CDI)对水中离子具有良好的脱除效果,且经多次吸附脱附循环后电极仍具有良好的吸附性能和再生性能。当溶液中有苯甲酸、腐植酸和铜离子存在时,电极在长期运行的过程中会受到污染,离子去除率随着循环次数的增加而逐渐降低。通过扫描电子显微镜技术(SEM)、低温氮气吸附-脱附技术、循环伏安法(CV)、交流阻抗法(EIS)对电极污染特性进行测试及表征。结果表明:电极被不同污染物污染后,其电吸附性能呈不同的下降趋势,污染电极表面出现颗粒状和片状的有机污染和无机结垢;苯甲酸污染引起孔隙堵塞导致比表面积下降10.8%,腐植酸和铜离子对比表面积影响较小;电极受苯甲酸和腐植酸污染后,因比表面积减小而引起比电容降低;电极受铜离子污染后,有效吸附点位的减少使得比电容下降;电极被污染后,其表面或孔隙内污染物阻碍电子在纤维丝间的传递,电化学性能下降。     

可再生纤维素制备超级电容器电极研究

本文以廉价的纤维素生物质材料为原料,通过KOH模板和活化对其进行改性,得到了性能优异的蜂窝状多孔碳材料作为超级电容器电极材料并探究了碳化活化条件对其形貌影响及其不同条件下得到材料电化学性能。     

聚合硫酸铁的制备与应用

一、前言聚合硫酸铁(PFS)为带有碱化度(盐基度)的硫酸高铁,是一种新型无机高分子凝聚剂。其成份可用通式Fe_2(OH)_n(SO_4)_(3-n/2)表示,n=0.5～1.0。经研究,PFS中存在有多种高价和多核络离子,如[Fe_2(OH)_4]~(2+)、[Fe(H_2O)_6]~(3+)、[Fe_8(OH)_(20)]~(4+)等,它们具有很强的中和悬浮颗粒上电荷的能力,使之脱稳,并水解成絮状Fe(OH)_3,有着很大的比表面积和很强的吸附能力。实用应用表明,这是一种很有     

低成本钒钛基储氢电极合金的成分结构设计及其电化学性能研究

钒钛基储氢电极合金具有高的电化学储氢容量,但其较高的成本和较差的循环性能影响了其在镍氢(Ni/MH)二次电池中的商业化应用。以低成本的商业钒铁为钒钛基储氢电极合金中钒的原材料,通过合金成分的优化设计及优化其中铬的含量,获得了具有良好综合电化学性能的低成本钒钛基储氢电极合金。合金具有优异的活化性能,在100mA/g的充放电条件下,最大放电容量可达315mAh/g,经100次循环后的容量保持率为80%;若调整合金成分,降低合金的最大放电容量至265mAh/g,则合金经100次循环后的容量保持率可高达95%。分析了合金的成分结构及其电化学性能的相关性。     

Pt在燃料电池中的催化性能研究

以硝酸铁为催化剂,棉花为碳源,H2 Ar气氛下高温催化裂解制得的活性炭(active carbon,AC),经过BET测得其比表面积为650 m2/g,在SEM下观察具有多孔、多通道.以这种自行制备的活性炭为载体在恒电位下沉积Pt粒子得到的Pt/AC/GC电极对甲醇电催化氧化具有很好的性能.在相同条件下活性炭为载体的Pt/AC/GC电极是VulcanXC-72(比表面积为520 m2/g)负载的Pt/XC/GC电极电流密度的1.5倍.用恒电位法测试得到Pt/AC/GC电极具有较好的稳定性.     

N-Co/C@CF阴极材料制备及在电芬顿脱色中的应用

文章采用混合热解法合成了金属有机骨架(MOFs)衍生的N掺杂多孔碳阴极材料N-Co/C,利用SEM、FT-IR、XPS等表征技术及电化学表征手段探究了碳材料的几何形貌、物化性质及电化学性能,构建了N-Co/C@CF为阴极的电芬顿体系,用以降解活性红195染料废水。根据实验结果,N掺杂碳材料为无定形结构,比表面积大,且材料中产生了有利于两电子氧还原反应的石墨型氮和吡啶型氮。N掺杂后,N-Co/C@CF电极材料导电性能、对氧气的吸附能力及还原能力均明显提高,以600℃下煅烧所得N-Co/C-600@CF电极材料性能最佳。采用N-Co/C-600@CF为阴极降解活性红195,在电压3 V、Fe²⁺浓度20 mg/L,pH=3及O2流量为60 mL/min下,90 min染料脱色率达到99.66%,COD去除率可达72.87%。电极循环使用6次,脱色率仍可达到93.54%,表明电极具有良好的稳定性。     

含锡锑中间层的铅锑电极的制备及电催化性能研究

采用溶胶凝胶法制备得到具有高稳定性和高电催化活性的含锡锑中间层的铅锑电极,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能量色散谱(EDS)、Brunauer-Emmett-Teller(BET)、线性伏安测试(LSV)及循环伏安测试(CV)等测试方法对制备电极的物相结构、表面形貌、元素组成、比表面积及电催化性能进行分析表征,并考察了不同铅锑电极对二(2-乙基己基)磷酸酯废水的电催化降解性能及其稳定性。结果表明：含锡锑中间层的铅锑电极涂层主要为焦绿石型复合氧化物(Pb₃Sb₂O_8.47)_6.4,中间层表面的较大粗糙度及致密结构有利于提高电极稳定性,活性层表面的蜂窝状微孔结构使电催化性能显著增加。LSV及CV测试表明：含锡锑中间层的铅锑电极具有较好的电催化活性及导电性;该电极在电解二(2-乙基己基)磷酸酯废水2 h的COD去除率可达到92.5%,连续使用62 h后COD去除率能维持在91%以上,电极加速寿命可达到30 h,换算成一般工业电流密度(0.1 A/cm²)下的电极实际使...     

不同碱液处理对玉米秸秆中温发酵产气的影响

通过自行设计的恒温厌氧发酵装置,研究NaOH、KOH和Ca(OH)_23种碱液预处理对玉米秸秆中温(35℃)厌氧发酵的影响。结果表明,玉米秸秆中温厌氧发酵时,NaOH预处理效果要好于Ca(OH)_2,而KOH预处理则达不到提高产气效率和累积产气量的效果,其中4‰Ca(OH)_2、4‰和8‰Na OH对玉米秸秆预处理效果要强于自来水对照,整个发酵过程均未出现产气停滞,分别在115、116和118 d时发酵完全,发酵结束时的累积产气量相比自来水对照分别提高了17.70%、21.87%和2.34%。最优组合预测模型显示,Na OH在中温条件下对玉米秸秆预处理的最佳质量浓度为4‰,120.0 d发酵完全,产气速率达51.07 m L/d,最大干物质累积产气量为383.00 m L/g;Ca(OH)_2在中温条件下对玉米秸秆预处理的最佳质量浓度为2‰,114.9 d发酵完全,产气速率为46.43 m L/d,最大干物质累积产气量为348.22 m L/g。可见,在玉米秸秆中温厌氧发酵时,利用质量浓度4‰Na OH和2‰Ca(OH)_2对其进行预处理是可行的,其中4‰Na OH的预处理效果要强于2‰Ca(OH)_2。     

聚丙烯阻隔抑爆材料的制备与阻燃性能研究

以十溴二苯乙烷为阻燃剂,采用熔融挤出喷丝技术将聚丙烯阻隔抑爆材料母粒加工成具有多孔形状的聚丙烯阻隔抑爆材料,对比分析了聚丙烯阻隔抑爆材料和多孔铝合金阻隔抑爆材料在相同试验条件下的阻燃性能。结果表明:随着材料填充密度的增加,聚丙烯阻隔抑爆材料对火焰的遏制效果越来越明显,但燃烧的时间越来越长;当材料填充密度达到50kg/m~3时,聚丙烯阻隔抑爆材料不易被点燃,且燃烧过程中火焰高度最低;当材料填充密度达到一定程度时,聚丙烯阻隔抑爆材料的阻燃性能优异,不亚于不燃的多孔铝合金阻隔抑爆材料。此外,添加的十溴二苯乙烷阻燃剂克服了传统复合阻燃剂Mg(OH)_2/Al(OH)_3的不足。     

膨润土-PTFE碳布电极对微生物燃料电池的影响

空气阴极MFC是一种无需添加曝气装置的MFC构型,它是利用大气中的氧气作为阴极的电子供体,相比其它构型的MFC节省了装置运行的能耗。该文以膨润土作为修饰碳布电极的材料,以PTFE为粘结剂将膨润土粘附于碳布上,然后通过扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、线性扫描伏安曲线(LSV)和循环伏安曲线(CV)表征电极的微观结构以及电化学性能。然后以制备的电极作为空气阴极MFC的阴极材料。其中碳布电极、膨润土单侧修饰的碳布电极和膨润土双侧修饰的碳布电极分别为空气阴极MFC反应器1、2和3的阴极材料,考察经过膨润土修饰的碳布电极对空气阴极MFC的影响。电池的电压、极化曲线、功率密度等电化学参数的结果表明MFC反应器2的性能最佳。控制外电阻为1 000Ω,MFC反应器1、2和3的最大电压分别为0.048、0.095和0.056 V,最大功率密度为12、33和17m W/m~2。膨润土修饰的碳布电极作为MFC阴极提高了对氧气的吸附能力和阴极的催化性能,进而提高了空气阴极MFC的性能。     

废弃墨粉的回收及其电化学储能应用研究

随着打印机设备需求的增长,废弃硒鼓的数量也在不断增大,而废弃的硒鼓中仍存在一定的残留墨粉,不合理的丢弃严重危害了环境及人类健康。因此,需要对废弃墨粉进行资源化利用。本研究采用高温加热的方法对废弃墨粉进行处理,制得Fe3O4负极材料,并进行了表征及电化学应用测试。经过恒电流充放电、循环伏安及交流阻抗等电化学性能的测试,结果表明:制得的Fe3O4负极材料在电压区间为0.02~1.5 V,电流密度为40 m A/g的条件下,首次放电比容量高达1 111.01 m Ah/g,50次循环后的比容量能够保持296 m Ah/g,表现出良好的循环稳定性。     

Mn-Co/蜂窝陶瓷催化剂制备及催化臭氧化对苯二酚效能

为了提高金属催化剂的活性和使用寿命,以硝酸钴Co(NO3)2·6H2O和硝酸锰Mn(NO3)2作为前驱体,蜂窝陶瓷(ceramic honeycomb,CH)作为载体,采用涂覆法制备了4种不同质量比的Mn-Co/CH催化剂,通过XRD、N2-吸附/脱附、FESEM和XPS等方法分析了催化剂的结构,研究了催化剂的材料力学性能,建立了单独臭氧和催化臭氧化对苯二酚的反应动力学模型,考察了催化剂催化臭氧化的效能.结果表明,Mn1Co1/CH(Mn∶Co=1∶1)催化剂的晶相主要以Mn3O4和Co O为主,具有较大的比表面积、孔容和孔径,分别达到190 m~2·g~(-1)、0.25 cm3·g-1和4.8 nm;Mn1Co1/CH催化剂的催化活性最高,对苯二酚和COD的去除率分别达到78%和54%.Mn-Co/CH催化剂的抗压缩强度大(15.89~16.94 MPa).当添加叔丁醇时,对苯二酚去除率显著下降,·OH在Mn1Co1/CH催化臭氧化过程中起着重要的作用,催化臭氧化对苯二酚符合一级反应动力学模型.Mn-Co/CH催化剂用量少、催化效率高、使用寿命长,易于实现工业化.     

甲烷催化还原NOx中Co基/分子筛催化剂的助剂和载体优化

采用共浸渍法制备了系列Co基/分子筛催化剂,在固定床催化反应器中考察了不同催化剂在甲烷催化还原NO_x中的催化行为,优化了Co基/分子筛催化剂的助剂和载体,并通过催化表征手段阐明了其构效关系.结果表明,Fe和SAPO-34分别作为优化助剂和载体制备得到的Co-Fe/SAPO-34催化剂具有最高的催化活性,在450℃时,NO_x的最大转化率可以达到52.7%.CO_2对Co-Fe/分子筛催化剂活性无明显抑制作用,H_2O对催化剂的活性抑制是可逆的,SO_2对催化剂活性抑制作用明显.Co-Fe/SAPO-34催化剂表面钴物种以CoO和Co(OH)_2为主,Co-Fe/ZSM-5催化剂表面钴物种则以Co_3O_4和Co(OH)_2为主,Co-Fe/Beta催化剂则可能以CoO、Co Al2O_4和Co_3O_4为主.各Co-Fe/分子筛催化剂表面Fe~(2+)/Fe~(3+)含量比依次为Co-Fe/ZSM-5(3.98)Co-Fe/SAPO-34(0.52)Co-Fe/Beta(0.43).活性组分钴物种的形态和合适的Fe~(2+)/Fe~(3+)含量比对Co-Fe/分子筛催化剂上甲烷催化还原NO_x至关重要.Co-Fe/分子筛催化剂上CH_4-SCR反应机制为:NO在Br?nsted酸位上吸附氧化成NO~+,同时CH_4在Br?nsted酸位上吸附活化成—C=O和—COO等活性物种,生成的NO~+在Co2+和Fe~(3+)等催化活性位上转化成硝酸盐等中间产物,中间产物硝酸盐与活化物种(—C=O和—COO)反应生成N_2和CO_2.     

超级活性炭的制备和性能研究及应用现状

活性炭是一种性质优良的吸附剂,其制备原料来源广泛,大多是固体废弃物或可再生资源。活性炭以其优异独特的性能,越来越受到人们的青睐,在各领域都得到了广泛应用。但随着工业的发展,对活性炭的要求也越来越高,常规活性炭已经不能够满足各个领域的特殊要求,于是超级活性炭应运而生。超级活性炭因具有巨大的比表面积和优异的吸附性能,受到了越来越多的关注,并被广泛用于燃料气的吸附存储、气体分离、催化剂载体、超级电容器的电极材料等方面。但目前超级活性炭在制备和使用过程中仍存在一些不足有待进一步研究改进。文章就超级活性炭的原料、制备方法、性能及其应用状况进行了综合论述。     

镍铝复合金属氧化物电极电吸附去除水中硫代硫酸根研究

水滑石是一种高效的电吸附材料,可用于工业废水中硫代硫酸盐的去除.硫代硫酸盐(S2O2-3)是废水中主要含硫污染物.本研究采用共沉淀法,在泡沫镍基体上成功合成了Ni Al-LDHs,并经煅烧成功转化为Ni Al-LMO电极.NiAl-LMO电极电化学性能稳定,可逆性好,比电容可达577F·g-1.NiAl-LMO电极在外加电压为1. 0 V、p H为7、温度40℃时,对S2O2-3电吸附效率最高达60.9%,施加相反电压后S2O2-3电脱附率达84.9%.本研究为含S2O2-3废水处理提供了新的电吸附电极材料和技术选择.