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原位电化学氧化制备高性能炭基超电电极材料

原位电化学氧化制备高性能炭基超电电极材料

作者：胡友仁大连理工大学

学位级别：硕士

超级电容器以其超高的功率密度和长循环寿命在电子设备、动力和储能等诸多领域具有良好的应用前景,然而低能量密度问题始终是制约其发展的瓶颈。炭基电极材料作为超级电容器领域最受关注的电极材料,具有高导电性、良好的结构稳定性、可... 详细信息

超级电容器以其超高的功率密度和长循环寿命在电子设备、动力和储能等诸多领域具有良好的应用前景,然而低能量密度问题始终是制约其发展的瓶颈。炭基电极材料作为超级电容器领域最受关注的电极材料,具有高导电性、良好的结构稳定性、可控的形貌结构和丰富的元素掺杂等显著优势。在炭基电极材料中引入具有多电子氧化还原反应的活性含氧官能团以提供高额赝电容是一种极具潜力的方案,而温和可控的电化学氧化方法则为含氧官能团的引入提供了高效的途径。本论文基于原位电化学氧化方法可控制备高比能炭基电极材料,并从电化学氧化工艺和炭前驱体的选择与优化出发,研究了氧化电极的结构组分与电化学性能间的构效关系,提出了氧化工艺和炭前驱体对于氧化电极的影响规律,为高比能炭基电极材料的可控制备提供一种可行的策略。主要内容如下:1.利用活性炭YP-50电极在三电极体系下进行原位的循环伏安氧化,并考察了循环伏安氧化工艺中氧化电压区间、氧化扫速和氧化次数对于氧化电极组分、结构及电化学性能的影响。结果表明在宽氧化电压区间、高氧化扫速的多次循环伏安氧化工艺下电极片可以得到最佳的电化学性能。具体而言,-0.65～2 V的宽电压区间具有更强的氧化能力,有利于电化学氧化的深入以获得更高的氧含量和比电容,而20 m V s的高扫速下快速的氧化过程则选择性地引入了以电化学活性C-OH/C=O基团主导的含氧官能团,同时保持了炭基材料良好的导电性能。得益于丰富的活性氧组分和良好保持的导电性,氧化电极在1 A g电流密度下具有533.9 F g的比电容,并在20 A g下保持了78.3%。对称超级电容器测试显示氧化电极在500 W kg的功率密度下实现了11.45 Wh kg的高能量密度,并在10000次循环中保持了94%的初始比电容。2.制备了二维B、N掺杂纳米炭片并将其作为电化学氧化的炭前驱体。该B、N掺杂纳米炭片具有高比表面积和丰富的杂原子掺杂(B含量1.45 at.%,N含量3.75 at.%),在电化学氧化过程中二维的片状结构和高比表面积可以提供充足的反应相界面。而丰富的B、N掺杂则提升缺陷密度并改变碳骨架的电子密度分布从而促进了氧物种的高效引入,并且其提供的额外电子和空穴也使得氧化电极保持快速的电子传输和电荷转移。此外,进一步考察了恒压氧化与循环伏安氧化方法的差异,通过组分表征和电化学性能测试证明循环伏安氧化中反复的高电位氧化与低电位还原有利于电化学氧化的深入和含氧官能团种类的优化。掺杂纳米炭片氧化电极在1 A g下的比电容达到601.5 F g,并在20 A g下容量保持率达到74.8%,相较于商业炭氧化电极进一步提升。并且氧化电极保持了优良的循环稳定性,在8000次循环中保持了92.6%。

关键词：超级电容器电极材料多孔炭材料含氧官能团赝电容

二维 B、N 掺杂炭片的电化学氧化及其赝电容性能

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新型炭材料 2021年第6期36卷 1109-1117页

作者：胡友仁董晓玲侯璐庄洪坤李文翠大连理工大学化工学院辽宁大连116024

在炭基电极材料中引入氧化还原赝电容是提升其比电容的有效手段,有望解决炭基超级电容器低能量密度的瓶颈。本文通过原位电化学氧化,在B、N掺杂二维纳米炭片电极上引入电化学活性含氧官能团,以显著提升炭基电极的赝电容,并研究了B、N掺... 详细信息

在炭基电极材料中引入氧化还原赝电容是提升其比电容的有效手段,有望解决炭基超级电容器低能量密度的瓶颈。本文通过原位电化学氧化,在B、N掺杂二维纳米炭片电极上引入电化学活性含氧官能团,以显著提升炭基电极的赝电容,并研究了B、N掺杂炭在不同氧化工艺下的表面组成和电容性能变化。结果表明,B、N掺杂可以提升氧化电极的电子传输和电荷转移,有效促进电化学氧化效果,提高电极的赝电容。此外,相比于恒压氧化工艺,循环伏安氧化方法可以有效提升炭电极的氧化深度和总氧含量,并且也有利于选择性地生成以电化学活性的醌基为主的含氧官能团。制备的氧化电极在1 A·g^(−1)电流密度下显示出601.5 F·g^(−1)的高比电容,并在20 A·g^(−1)下仍保持74.8%,显示出良好的倍率性能。此外,氧化电极还表现出优异的循环稳定性,在5 A·g^(−1)下8000次循环后保持了初始电容的92.6%。

关键词：杂原子掺杂电化学氧化炭基电极含氧官能团超级电容器

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富氧多孔炭的合成及其在电化学储能中的作用

化工进展 2021年第6期40卷 3020-3033页

作者：侯璐胡友仁李文翠董晓玲陆安慧大连理工大学化工学院精细化工国家重点实验室辽宁大连116024

多孔炭在电化学储能器件中具有不可或缺的作用。本文主要介绍了富氧多孔炭材料的物理化学特性、表面含氧官能团的种类及表征方法;总结了富氧多孔炭常见的合成方法并分析了各种方法的优缺点;以超级电容器和锂/钠离子电池为例,阐述了近年... 详细信息

多孔炭在电化学储能器件中具有不可或缺的作用。本文主要介绍了富氧多孔炭材料的物理化学特性、表面含氧官能团的种类及表征方法;总结了富氧多孔炭常见的合成方法并分析了各种方法的优缺点;以超级电容器和锂/钠离子电池为例,阐述了近年来富氧多孔炭材料在储能应用方面的研究进展,探讨了含氧官能团在储能过程中的作用机理;指出了富氧多孔炭应用于电极材料时高比容量与高导电性能相互制约的问题,提出理性设计多孔炭结构中含氧官能团的类型及数量,可以在保持多孔炭电化学稳定性的同时,为多孔炭提供丰富的氧化还原活性位,提高其与电解质的亲和性,从而提升储能器件的能量密度;并展望了含氧官能团原位表征技术的开发与材料先进结构组分的设计等富氧多孔炭储能电极的未来发展方向。

关键词：多孔炭含氧官能团电极材料电化学储能

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浅谈差生形成原因及转差措施

数学教师 1997年第2期 13-15页

作者：胡友仁浙江丽水三中 323000

当前,各地数学教学质量仍存在着严重的不平衡,相当多的学生数学成绩与教学大纲的要求存在较大的差距,随着九年制义务教育的全面实施,要大面积提高初中数学教学质量,必须重视“非智力型”差生(以下简称

关键词：等腰三角形数学成绩数学学习形成原因

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一个例题的推论及其应用

数学教师 1995年第8期 47-22页

作者：胡友仁浙江丽水三中 323000

由几何第二册P85例1知道,当AD是△ABC的高,AE是△ABC外接圆直径时(如图1),它除了有结论AB·AC=AE·AD外,还可以得到 ∠BAE=∠CAD 或∠BAD=∠CAE, 易证这个结论对任何三角形都成立。于是得:图1 推论过圆内接三角形的一个顶点的高和直径... 详细信息

由几何第二册P85例1知道,当AD是△ABC的高,AE是△ABC外接圆直径时(如图1),它除了有结论AB·AC=AE·AD外,还可以得到 ∠BAE=∠CAD 或∠BAD=∠CAE, 易证这个结论对任何三角形都成立。于是得:图1 推论过圆内接三角形的一个顶点的高和直径,分别与过这个顶点的三角形两边所成的角相等.

关键词：四点共圆圆内接三角形

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新时期加强民办高校党建工作的几点思考

南昌高专学报 2009年第5期24卷 4-5,13页

作者：胡友仁仰恩大学人文学院福建泉州362014

新形势下民办高校在党员发展方面仍存在着不容忽视的问题。要加大经费投入、对积极分子要加强培养考察,对党务工作者需要着力培养。

关键词：民办高校党建学生党员培养

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教师教学理念提升与高校课堂教学效果探究

学术问题研究 2018年第1期14卷 49-51页

作者：胡友仁仰恩大学人文学院

教师队伍是教育的第一资源,是决定教育质量的关键环节。教师的教育教学理念无时无刻不在影响着人才培养质量和立德树人水平。而课堂教学是文化传承和人才培养的主渠道主阵地,是教师全面贯彻教书育人的主要场所。教师着力让课堂教学变得... 详细信息

教师队伍是教育的第一资源,是决定教育质量的关键环节。教师的教育教学理念无时无刻不在影响着人才培养质量和立德树人水平。而课堂教学是文化传承和人才培养的主渠道主阵地,是教师全面贯彻教书育人的主要场所。教师着力让课堂教学变得更为有效,有效开展课堂教学,惟有不断更新课堂教育教学理念,不断创新教学模式和教学方法,以学习者为中心,把课堂教学放在重要位置,时刻把提升教书育人能力和水平作为课堂教学的使命和天职。

关键词：课堂教学效果成长成才核心素养学习理念教育教学规律教育教学理念

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小小火柴棒摆弄入考场

中小学数学（初中学生版） 2004年第4期 8-9页

作者：胡友仁梁和平浙江省露水大洋路学校

2003年中考中出现了一批用火柴棒搭图形为背景的试题，取材于学生的现实生活，学生对它既熟悉又有兴趣，试题具有运算量较少且思维量相对较大的特点，主要考查学生的动手操作能力、观察分析能力、联想归纳能力和探索创新能力，值得注意．

关键词： 2003年中考数学动手操作图案设计型试题创新能力操作探究型试题试题分析解法

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自然美理论重建的知识学考察

厦门大学学报（哲学社会科学版） 2024年第4期74卷 130-141页

作者：胡友峰山东大学文艺美学研究中心山东济南250100

生态世界观的兴起是自然美理论重建的知识前设,并从“主体融入”“自然复魅”与“实践共同体”三个方面确立了自身的哲学观念。在生态世界观的知识预设下,赫伯恩建构的“环境美学”和阿多诺对自然美“非同一性”的生态正义伦理得以明确... 详细信息

生态世界观的兴起是自然美理论重建的知识前设,并从“主体融入”“自然复魅”与“实践共同体”三个方面确立了自身的哲学观念。在生态世界观的知识预设下,赫伯恩建构的“环境美学”和阿多诺对自然美“非同一性”的生态正义伦理得以明确,彰显了自然美理论重建的两种思路。自然美理论的重建是在时代条件、理论背景与学科趋势等深厚的知识论语境中进行。主体环境保护意识的深化与生态伦理观念激发了自然美的实践价值;后现代存在哲学与本真自然的呈现凸显了自然美的理论积淀;美学史内在话语的自然生态转向体现出理论的纠偏与丰富。对自然美的重新关注是当代美学重构的一个契机。

关键词：自然美理论重建赫伯恩阿多诺现代美学

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