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以多级孔碳为支撑基体的复合相变材料在光热转换与存储方面的研究进展

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材料导报 2020年第23期34卷 23074-23080页

作者：王成君段志英苏琼王爱军孟淑娟西北民族大学化工学院甘肃省高校环境友好复合材料及生物质利用省级重点实验室兰州730030

在可再生能源中,太阳能是一种绿色能源,它具有分布广泛、周期短、功率大、易得、无污染等优点。然而,到目前为止,由于太阳辐射的间断性和不稳定性,太阳能的大规模利用一直面临着限制。尤其在一些太阳能热应用设施中,夜间需求仍然不能满... 详细信息

在可再生能源中,太阳能是一种绿色能源,它具有分布广泛、周期短、功率大、易得、无污染等优点。然而,到目前为止,由于太阳辐射的间断性和不稳定性,太阳能的大规模利用一直面临着限制。尤其在一些太阳能热应用设施中,夜间需求仍然不能满足,因此,为了确保太阳能供应的理想水平和提高能源效率,潜热蓄能(LHTES)技术的研究受到前所未有的关注。LHTES可以吸收和释放热量,减少温度波动,并在相对低的质量和体积下提供高能量密度。相变材料(PCMs)作为理想的热能储存介质,可以捕获和储存热能,以供在先进的能源生产系统中使用。因此,发展新型的太阳能储能材料以提高其运行效率已成为近年来的重要研究课题。特别是开发具有高潜热、高导热、形状稳定的复合相变材料(SSPCMs)吸收和储存太阳能,更具有广阔的应用前景。碳材料对光具有很强的吸收,表现出极强的光热转换能力。以碳材料为吸附载体或填料的形式与有机相变材料进行复合,利用其优异的导热性能来提高有机相变材料的导热系数,已成为储热技术的研究热点。本文通过对多级孔碳材料作为SSPCMs载体的关键研究进展进行综述,总结和讨论了孔径、表面改性、相互作用力、组分等对SSPCMs相变行为的影响,为高效设计和构建SSPCMs奠定了基础;重点介绍了新型多级孔碳复合相变材料的导热性、PCMs的负载率和热能储存等性能以及在太阳能光热转换与存储方面的实际应用;最后,展望了多级孔碳复合SSPCMs未来的发展方向和挑战,以期为制备高光热转换效率的新型复合相变材料提供参考。

关键词：多级孔碳相变材料蓄热光热转换

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多级孔碳在锂硫电池正极中的研究进展

无机盐工业 2021年第6期53卷 41-48页

作者：宋娅龙家英庞驰石斌牟钦尧邵姣婧贵州大学材料与冶金学院贵州贵阳550025 贵州遵义市贵州梅岭电源有限公司贵州遵义市特种化学电源国家重点实验室

锂硫电池因其理论能量密度高、原材料丰富、成本低廉等优点而受到广泛关注。然而硫正极电导率低、体积膨胀、以及脱嵌锂过程中多硫化物产生的穿梭效应等问题限制了锂硫电池的商业化应用。其采用导电材料作为硫载体,一方面可缓解体积膨胀... 详细信息

锂硫电池因其理论能量密度高、原材料丰富、成本低廉等优点而受到广泛关注。然而硫正极电导率低、体积膨胀、以及脱嵌锂过程中多硫化物产生的穿梭效应等问题限制了锂硫电池的商业化应用。其采用导电材料作为硫载体,一方面可缓解体积膨胀,另一方面可改善正极导电性,同时一定程度上限制多硫穿梭。多级孔碳由于具有导电性优良、结构稳定、孔径及形貌可控等优点,被认为是一种理想的硫载体。从锂硫电池的发展背景出发阐述了多级孔碳作为硫载体的研究意义,首先介绍了多级孔碳材料的制备方法如硬模板法、软模板法和活化法等,进一步介绍了碳材料中的微孔、介孔及大孔在锂硫电池中提升导电性、稳定结构和抑制多硫穿梭效应的作用机理,最后对多级孔碳作为硫载体推进锂硫电池的发展前景进行了展望。

关键词：多级孔碳锂硫电池硫正极穿梭效应多硫化物

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多级孔碳负载钼催化木质素醇解研究

多级孔碳负载钼催化木质素醇解研究

作者：黄家荣华南理工大学

学位级别：硕士

木质素是自然界唯一含有苯环结构的可再生绿色资源,具有部分替代石油作为制备芳香族化学品原料的潜力。因此,木质素的高值化利用是我国达成“双碳”战略目标,减轻对化石资源依赖的重要途径。木质素大分子的复杂结构与化学键构成是制约... 详细信息

木质素是自然界唯一含有苯环结构的可再生绿色资源,具有部分替代石油作为制备芳香族化学品原料的潜力。因此,木质素的高值化利用是我国达成“双碳”战略目标,减轻对化石资源依赖的重要途径。木质素大分子的复杂结构与化学键构成是制约木质素高值化利用的关键。开发具有高活性的催化剂体系,并改善木质素大分子在催化剂上的传质效率,是近年来科研与工业界研究者关注的重点。碳负载型非贵金属催化剂由于其较高的催化活性、可调的孔道结构以及稳定的化学性质等优点而被广泛应用到木质素转化反应中。但在常规的微孔碳载体催化剂体系中,木质素的传质过程受到催化剂中微孔结构的限制,进而影响其催化活性。因此,本论文通过采用不同的制备方法获得具有不同孔结构的多级孔碳负载型钼催化剂,以强化木质素在体系中的传质;同时,在活性中心钼的催化作用下,选择性地获得对羟基肉桂酸乙酯,并利用多种催化剂的表征方法对催化作用机制与木质素转化机理进行分析,论文主要内容包括:1、选用酶解木质素为碳源,利用“一锅法”,同步碳化与负载金属活性中心,获得负载型Mo-N-C催化剂,并将其用于催化木质素醇解,获得对羟基肉桂酸乙酯。通过静态吸附、N吸脱附、X射线衍射等表征技术,对催化剂的组成与结构进行分析,并考察反应温度、时间等反应条件对有机溶木质素醇解的影响。此外,还利用木质素模型化合物在上述催化剂作用下的转化反应,对木质素醇解反应中的结构变化规律进行分析与阐释。2、通过引入造孔剂和氮源,以酶解木质素为碳源,采用两步法,制备了包含微孔、介孔和大孔的木质素基氮掺杂多级孔碳载体,通过湿浸渍法将活性中心Mo负载在碳载体上制备了负载型催化剂,并探究其催化有机溶木质素醇解的性能,实验证明在优化条件下(180 C,4 h),对羟基肉桂酸乙酯的收率可达12.83 wt.%,且催化剂中起主要催化作用的催化活性中心为分散度高的Mo O。通过模型化合物初步探究了催化剂的断键能力,并结合现代催化表征技术,进一步探究了催化剂的构效关系以及木质素的结构变化规律。

关键词：木质素催化醇解多级孔碳对羟基肉桂酸乙酯

多级孔碳/过渡金属复合材料的制备及混合电容器性能研究

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多级孔碳/过渡金属复合材料的制备及混合电容器性能研究

作者：袁凯湖南工业大学

学位级别：硕士

得益于可快速充放电、高功率特性以及良好的循环稳定性等优点,超级电容器作为能源存储装置广泛应用于日常电子产品、新能源汽车等储能领域。但目前大部分商业化超级电容器存在容量低、工作电压窗口窄,能量密度低等问题。而由电池型电极... 详细信息

得益于可快速充放电、高功率特性以及良好的循环稳定性等优点,超级电容器作为能源存储装置广泛应用于日常电子产品、新能源汽车等储能领域。但目前大部分商业化超级电容器存在容量低、工作电压窗口窄,能量密度低等问题。而由电池型电极与电容型电极组装而成的混合超级电容器,通过结合两种不同储能机制的电极材料,可有效提升超级电容器的电压窗口和能量密度。过渡金属化合物具有相对较高的理论容量,被认为是混合超级电容器的理想电极材料之一。然而,过渡金属化合物在长期充放电过程中易发生体积膨胀,且存在电导率差、离子扩散缓慢等问题。克服这个问题一种有效的策略是将过渡金属化合物与导电碳材料复合。因此,本文设计合成高性能多级孔碳/过渡金属化合物复合电极材料,并探索其在混合超级电容器中的应用。本论文的研究内容包括以下两方面:(1)基于HNCMs@Ni(OH)复合材料的可控合成及混合超级电容器性能研究以多级孔碳球(HNCMs)为基材,通过在其表面可控原位沉积氢氧化镍纳米晶体,制备具有核壳结构的HNCMs@Ni(OH)复合材料。调节反应体系中Ni浓度,系统考察Ni(OH)沉积量对复合材料结构、形貌及电化学性能的影响。研究发现,当Ni浓度为0.12 mol L时,所合成的HNCMs@Ni(OH)-6材料呈现出新颖的“红毛丹”状微球形貌,比表面积为286.6 m g。HNCMs@Ni(OH)-6复合材料表现出最优异的电化学性能,在电流密度为1 A g时的质量比电容可达248.9 m Ah g,在20 A g的电流密度下比电容仍可保持156.5 m Ah g。基于其优异的电化学性能,以HNCMs@Ni(OH)-6复合材料为阴极,HNCMs为阳极构建混合超级电容器。在功率密度为173.3 W kg时,混合超级电容器的能量密度高达41.3 Wh kg。在5 A g的电流密度下循环20000圈后,容量保持率高达85.2%,表明该器件具有良好的循环稳定性。(2)基于HNCMs@Ni CoS复合材料的可控合成及混合超级电容器性能研究以未刻蚀Si O模板的多级孔碳球混合物(Si HNCMs)为衬底,通过水热法在其表面可控生长Ni CoS纳米片并同步刻蚀Si O模板,制备具有核壳结构的HNCMs@NCS复合材料。调节反应体系中Si HNCMs衬底的添加量,系统考察不同HNCMs含量对复合材料结构形貌及电化学性能的影响。在Si HNCMs添加量为40 mg时,所合成的HNCMs@NCS-40复合材料呈现出花状的核壳结构。在电流密度为1 A g时的质量比电容可达346.9 m Ah g,在30 A g的电流密度下比电容仍可保持299.8 m Ah g,表现出良好的倍率性能和优异的循环稳定性(20 A g循环10000次保持81.2%的初始容量)。基于HNCMs@NCS-40所展示出最优异的电化学性能,以其为阴极,KOH活化的HNCMs(AHNCMs)为阳极组装混合超级电容器。在功率密度高达24 k W kg时仍展现出29.5 Wh kg的能量密度,并且在10 A g下循环10000次,容量保持率可达85.7%。

关键词：混合超级电容器多级孔碳 Ni(OH)2 NiCo2S4 复合电极材料

阴离子生物高聚物基多级孔碳的制备及超电性能研究

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阴离子生物高聚物基多级孔碳的制备及超电性能研究

作者：周宇豪黑龙江大学

学位级别：硕士

超级电容器具有循环使用时间长,功率密度高,充放电时间短,绿色环保等特点,得到了国内外研究者的广泛研究。多孔碳具有比表面积大,原材料来源广,电导率高和良好的热/化学稳定性等优点,作为超级电容器电极材料引起了众多科学家的兴趣。本... 详细信息

超级电容器具有循环使用时间长,功率密度高,充放电时间短,绿色环保等特点,得到了国内外研究者的广泛研究。多孔碳具有比表面积大,原材料来源广,电导率高和良好的热/化学稳定性等优点,作为超级电容器电极材料引起了众多科学家的兴趣。本论文基于“egg-box”结构模型,通过原位热解结合化学活化法制备了杂原子掺杂多级孔碳材料并应用于超级电容器。N,O,S杂原子的掺杂对多孔碳表面进行修饰从而引入赝电容,原位模板可以制造均匀的介孔,氢氧化钾活化制造丰富的微孔,从而合成出高性能微/介孔多级孔碳。以果胶为碳源,乙酸钙为钙源,尿素为氮源,通过原位碳酸钙模板结合氢氧化钾活化法合成了N/O共掺杂果胶基分级多孔碳。研究了活化温度、添加模板源,移除模板和添加尿素对多孔碳结构特征和电化学性能的影响。结果表明,700℃活化所得多孔碳NHPC-700比表面积可达2928 m g。添加尿素掺杂了许多氮原子,而且引入了大量的微孔和介孔。添加乙酸钙在原位衍生的碳酸钙制造了许多介孔,并为氢氧化钾提供活性位而提高了活化效率。在三电极系统中,6 M KOH为电解液,NHPC-700在1 A g时的比电容高达338 F g。两电极系统中,1 M NaSO为电解液,NHPC-700在880 W kg的功率密度下,能量密度可达22.4 Wh kg。为了进一步优化多孔碳超级电容器性能,在N掺杂的同时完成S的掺杂。以海藻酸钠为碳源,乙酸镁为镁源,原位Mg O模板结合氢氧化钾活化法合成N/O/S共掺杂多级孔碳。添加硫脲和提高模板源的浓度增大了多孔碳的比表面积从而提高了比电容。PCNS-2Mg的比表面积为1480.1 m g,在1 A g电流密度下的比电容为327 F g。未形成“egg-box”所得的多孔碳孔径分布太过于分散。以海藻酸钠为碳源,乙酸钙和乙酸锌分别为钙源和锌源,硫脲为硫源和氮源,通过原位硬模板法结合氢氧化钾活化合成了N/O/S共掺杂的海藻酸钠基多级孔碳。通过改变模板源种类、浓度和添加硫脲,优化了多孔碳的结构。在不加硫脲时,发现模板源的种类不会影响多孔碳介孔尺寸,都集中在25 nm,但添加硫脲时,介孔的孔径都相应减小,PCNS-Ca的介孔集中分布于13 nm左右,而PCNS-Zn的介孔集中于6 nm左右。添加硫脲不仅可以掺杂硫和氮原子,而且增大了比表面积。PCNS-Zn表现出最优异的电化学性能,在1 A g时的质量比电容高达350 F g,从1 A g到50 A g的电容保持率为82%,经5000次循环后PCNS-Zn的电容保持率仍高达90.4%。以乙酸锌为模板源所得多孔碳的超级电容器性能高于以乙酸镁为模板源的样品,突出了基于“egg-box”结构制备分级多孔碳的优势。

关键词：阴离子高聚物 “egg-box”模型原位模板多级孔碳超级电容器

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杨絮基多级孔碳的制备、表征及超级电容性能

杨絮基多级孔碳的制备、表征及超级电容性能

作者：杨洁郑州大学

学位级别：硕士

超级电容器具有充放电速率快、使用寿命长、工作温度范围宽、绿色环保等特点,被广泛用于便携式电子设备等能量存储领域。研究表明,电极材料是决定超级电容器性能的关键因素之一。生物质碳来源丰富、价廉、可再生、孔结构易控且有望实现... 详细信息

超级电容器具有充放电速率快、使用寿命长、工作温度范围宽、绿色环保等特点,被广泛用于便携式电子设备等能量存储领域。研究表明,电极材料是决定超级电容器性能的关键因素之一。生物质碳来源丰富、价廉、可再生、孔结构易控且有望实现杂原子自掺杂,被认为是一类极具发展前景的超级电容器电极材料。本论文以生物质废弃物杨絮为碳源,通过调变活化剂种类(H3PO4、KOH及K2CO3)与用量及焙烧温度等实验条件,制备出一系列具有不同孔结构特征、不同杂原子掺杂量的多孔碳材料,结合SEM、TEM、XRD、Raman、N2 adsorption-desorption、XPS 等表征分析及在三电极和两电极体系中的超级电容性能,探究了其构效关系,具体工作如下:(1)以相对于传统强酸活化剂(如浓硫酸)更为温和的H3PO4为活化剂,采取等体积浸渍结合氮气氛围中直接焙烧工艺,制备出一系列以介孔为主的多级孔碳材料(标识为PCC-X-Y),其中H3PO4溶液(15.0wt.%)用量为3.0mL、焙烧温度为600℃条件下所制PCC-3-600的比表面积和总孔容分别高达2011m2 g-1和1.215 cm3 g-1。三电极体系中,电流密度为1.0Ag-1时,PCC-3-600的比容量为251.8 F g-1。两电极体系中,功率密度为240Wkg-1时,基于PCC-3-600的对称型器件的能量密度达到25.9 Wh kg-1。电流密度为1.0 Ag-1、经过30000次充放电循环实验后,该器件的初始比容量保留率达到103.7%。(2)氮气氛围中,将杨絮生物质于600℃下焙烧2h,制得相应预碳化材料(标识为AC),继而以KOH为活化剂,制备出一系列以微孔为主的多级孔碳材料(标识为HAPC-X-Y),其中KOH与AC的投料比为3:1、焙烧温度为700℃条件下所制HAPC-700-3的比表面积和总孔容分别为1693 m2 g-1和0.866 cm3 g-1。三电极体系中,电流密度为1.0A g-1时,HAPC-700-3的比容量为248.0F g-1。两电极体系中,在功率密度为240Wkg-1时,基于HAPC-700-3的对称型器件能量密度达到35.8 Wh kg-1。电流密度为1.0 Ag-1、经过30000次充放电循环实验后,该器件的初始比容量保留率为94.0%。(3)以温和、对环境友好的K2CO3为活化剂,采用与上述KOH活化体系相同工艺,制备出一系列仍以微孔为主的多级孔碳材料(标识为KAPC-X-Y),其中K2CO3与AC的投料比为2:1、焙烧温度为700℃条件下所制KAPC-700-2的比表面积和总孔容分别为1410 m2 g-1和0.602 cm3 g-1。三电极体系中,在电流密度为1.0Ag-1时,KAPC-700-2呈现出278.0F g-1的比容量。两电极体系中,在功率密度为270 W kg-1时,基于KAPC-700-2的对称型器件能量密度达到40.5 Wh kg-1。电流密度为1.0A g-1、经过30000次充放电循环实验后,该器件的初始比容量保留率达到105.8%。(4)采取H3PO4、K2CO3分步活化策略,制备出一系列以较大微孔和介孔为主的多级孔碳材料(标识为HKPC-X-Y)。其中H3PO4溶液用量为1.0 mL、K2CO3与H3PO4预活化碳材料PCC-1-600的投料比为2:1、焙烧温度为700℃条件下所制HKPC-1-2.0的比表面积和总孔容分别高达2133 m2 g-1和1.004 cm3 g-1。三电极体系中,电流密度为1.0Ag-1时,HKPC-1-2.0比容量达到296.2 F g-1。两电极体系中,功率密度为270 W kg-1时,基于HKPC-1-2.0的器件呈现出53.7 Wh kg-1的能量密度。电流密度为1.0 Ag-1、经过40000次充放电循环实验后,该器件的初始比容量保留率达到100.1%。基于降低实验成本、提升电化学性能及“绿色化学”理念,本论文最终筛选出以H3PO4、K2CO3分步活化工艺所制HKPC-1-2.0为最佳超级电容器电极材料。得益于其适宜的多级孔结构、较大的比表面积和较高的杂原子含量(N 1.64 at.%,O 10.93at.%,P0.19at.%),HKPC-1-2.0呈现出优于诸多文献报道结果的超级电容性能(如超高的能量密度和突出的充放电循环稳定性等)。本论文工作为生物质废弃物的有效利用和电能存储设备的研发奠定了一定的理论基础、提供了可供参考的制备工艺及适用的电极材料。

关键词：杨絮生物质废弃物化学活化多级孔碳电极材料超级电容器构效关系

金属负载多级孔碳催化剂的制备及其在含氮杂环化合物合成中的应用

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金属负载多级孔碳催化剂的制备及其在含氮杂环化合物合成中的应用

作者：陈明哲华东理工大学

学位级别：硕士

由于具有比表面积大、分级的孔径结构以及稳定性强等特点,多级孔碳材料因而被普遍用于储能材料和催化剂载体等不同的研究领域。本文利用发泡法,以高分子凝胶和作为碳源,KHCO3作为造孔剂,经过高温煅烧和酸处理,制备了氮掺杂多级孔碳(NHC)... 详细信息

由于具有比表面积大、分级的孔径结构以及稳定性强等特点,多级孔碳材料因而被普遍用于储能材料和催化剂载体等不同的研究领域。本文利用发泡法,以高分子凝胶和作为碳源,KHCO3作为造孔剂,经过高温煅烧和酸处理,制备了氮掺杂多级孔碳(NHC);以生物质酶解木质素作为碳源,KHCO3作为造孔剂,制备了木质素基多级孔碳(HPClig)。以NHC为载体,合成了氮掺杂多级孔碳负载铜催化剂Cu/NHC,并研究了它在二氧化碳转化为噁唑烷酮类化合物中的应用。以HPClig为载体,合成了木质素基多级孔碳负载磷化铑催化剂Rh2P/HPClig,研究了其在由邻苯二胺、乙腈合成甲基苯并咪唑中的应用。具体研究内容如下:(1)以NHC为载体,先浸渍后煅烧,制备了 Cu/NHC。另外,用直接碳化法合成了氮掺杂介孔碳负载铜催化剂Cu/NMC作为对比催化剂。采用各种表征手段探究了两种催化剂的形貌结构和化学组成。将两种催化剂应用于催化二氧化碳、炔醇、丁胺偶联合成噁唑烷酮类化合物,考察了制备条件、反应条件对催化剂活性的影响。在最优条件下,产物收率达到99%以上。达到相同的催化效果,以多级孔碳为载体的Cu/NHC所需铜负载量和催化剂加入量均要小于以介孔碳作为载体的Cu/NMC。说明多级孔碳载体可以更好的分散活性组分,减少反应物分子的扩散距离,提升催化性能。以10%Cu/NHC600为催化剂,考察了其催化各种炔醇、一级胺与二氧化碳偶联的性能,结果表明对应噁唑烷酮产物收率在55%以上,最高达到99%。回收实验结果表明,在9次循环之后,1 0%Cu/NHC600仍然具有较高活性,产物收率在75%以上。(2)以HPClig为载体,合成了 Rh2P/HPClig。借助各种表征手段探究了催化剂的形貌结构和化学组成。以Rh2P/HPClig为催化剂,在常压氢气、140℃、反应时间12小时的条件下,可以将邻苯二胺、乙腈转化为2-甲基苯并咪唑,邻苯二胺转化率和2-甲基苯并咪唑收率都在90%以上。在反应中,乙腈既作溶剂又作反应物,是一种新的合成2-甲基苯并咪唑的方法,并且提出了可能的反应机理。

关键词：多级孔碳金属负载多相催化二氧化碳固定苯并咪唑

杂原子掺杂多级孔碳微球的制备及其在锌离子电容器中的应用研究

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杂原子掺杂多级孔碳微球的制备及其在锌离子电容器中的应用研究

作者：杨扬湖南工业大学

学位级别：硕士

近年来,随着不可再生能源如煤、石油和天然气的大量消耗,环境污染问题日益严重。虽然可再生能源如太阳能、风能和潮汐能等受到关注,但由于其间歇性和区域性等限制,推广应用受到一定的阻碍。因此,开发高性能的能量储存和转换技术与器件... 详细信息

近年来,随着不可再生能源如煤、石油和天然气的大量消耗,环境污染问题日益严重。虽然可再生能源如太阳能、风能和潮汐能等受到关注,但由于其间歇性和区域性等限制,推广应用受到一定的阻碍。因此,开发高性能的能量储存和转换技术与器件具有重要意义。锌离子混合型超级电容器由于结合了超级电容器和电池的优点,被认为是一种有前景的储能装置。然而,当前电极材料的不足限制了其能量密度,难以满足商业应用的需求。在水系电解液中,锌负极易发生枝晶生长、金属腐蚀和析氢等副反应,严重影响了电池器件的循环稳定性。针对水系ZIHCs面临的问题和挑战,本论文在关键正极材料设计、电解液调控和器件构型等几方面展开了研究,成功构筑了高能量密度、长循环水系锌离子超级电容器。具体研究内容如下:（1）乳液聚合法合成孔径可调的氮掺杂多孔碳纳米球用于锌离子电容器采用纳米乳液组装法,以Pluronic F127为结构引导剂,1,3,5-三甲苯（TMB）为扩孔剂,聚多巴胺为碳源和氮源,合成了孔径可调的N掺杂氮掺杂多孔碳纳米球（N-HNCSs）。研究发现,TMB含量对合成的N-HNCSs的结构和电化学性能有重要影响。优化后的N-HNCS-1具有均一尺寸（直径约为150 nm）、较大的表面积(705.46 m2g-1)及微孔-介孔贯通的多级孔结构。基于N-HNCS-1组装的ZIHCs显示出优异的电化学性能,包括高比容量(142.1 mAh g-1)、高能量密度(115.4 Wh kg-1)以及良好的循环稳定性(在10 A g-1电流密度下循环10,000次后容量保持率为98%)。（2）氧化还原电解液助力高性能锌离子电容器的构建及电化学特性研究通过在硫酸锌溶液（ZnSO4）中加入一定量的ZnI2,基于ZnSO4+ZnI2氧化还原电解液构建了新型Zn//ZnSO4+ZnI2//N-HNCS-1 ZIHC,考察了ZnI2添加量对锌离子电容器电化学性能的影响。优化后的ZIHC在0.5 A g-1的条件下显示出437.0 m Ah g-1的高比容量,在419.5 W kg-1的条件下显示出347.7 Wh kg-1的超高能量密度,以及优异的循环稳定性(10 A g-1下循环5,000次后容量保持率为8%)。另外,Zn SO4+ZnI2电解液可以实现均匀的枝晶剥离/沉积。这是因为一方面I-/I2之间发生两电子转移反应,具有211 m Ah g-1的理论比容量和0.54 V ***的理论电极电势,额外的可逆反应提高了锌离子超级电容器的能量密度。其次,碘化锌（ZnI2）可以有效地抑制锌（Zn）枝晶生长,碘离子能够吸附在锌表面,占据了水诱导副反应的活性位点,使得副产物碱式硫酸锌Zn4SO4（OH）6·4H2O（ZHS）的形成受到抑制。而且碘离子得强亲核性质,降低了水合锌离子的脱溶能,引导锌均匀沉积。（3）氮磷共掺杂多级孔碳微球的制备及其在柔性锌离子电容器中的应用通过磷酸活化氮掺杂多级孔碳材料（N-HNCs）构建具有高比表面积的氮磷共掺杂多级孔碳微球（NP-HNCs）。以CMC作为第一网络,PAM作为第二网络,加入Zn SO4和ZnI2,制备出双网水凝胶电解质。将NP-HNCS正极与锌负极和CMC/PAM双网络水凝胶电解质相结合,组装柔性准固态锌离子混合型超级电容器。结果表明,器件能够在0～1.8 V的宽电压窗口下正常工作,在0.5 A g-1的电流密度下能够比容量高达470 m Ah g-1。同时,器件表现优异的循环稳定性,经过5000次循环后,容量保留率为100%。柔性锌离子电容器的高比容量和长循环寿命归因于以下两方面:磷酸活化后NP-HNCs微孔增加,进而增强对碘离子的化学吸附作用;CMC具有丰富-COO-基团的三维交联阴离子链,在保证Zn2+通量均匀外,碘离子将会受到同种电荷的排斥而难以通过,从而抑制了碘离子的离子穿梭效应,增强ZIHC的循环寿命。

关键词：锌离子混合型超级电容器乳液聚合法多级孔碳 ZnI2 水凝胶电解质杂原子掺杂

改性鱼鳞基多级孔碳对水溶液中六价铬离子的吸附研究

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明胶科学与技术 2016年第1期36卷 24-30页

作者：王晨卓航薛峥嵘王浩魏婷婷北京化工大学材料科学与工程学院北京100029

本文研究了鱼鳞基多级孔碳以及乙二胺改性鱼鳞基多级孔碳的吸附行为。研究了不同浓度乙二胺溶液对改性效果的影响。实验结果表明,乙二胺改性鱼鳞基多级孔碳提高了其对六价铬离子的吸附效果,其中浓度为20%乙二胺溶液改性的鱼鳞基多级孔... 详细信息

本文研究了鱼鳞基多级孔碳以及乙二胺改性鱼鳞基多级孔碳的吸附行为。研究了不同浓度乙二胺溶液对改性效果的影响。实验结果表明,乙二胺改性鱼鳞基多级孔碳提高了其对六价铬离子的吸附效果,其中浓度为20%乙二胺溶液改性的鱼鳞基多级孔碳效果最好,最大吸附量为322.6mg/g。乙二胺改性鱼鳞基多级孔碳能将水溶液中的六价铬离子还原成低毒性的三价铬离子。研究表明,乙二胺改性鱼鳞基多级孔碳在含铬废水的处理中具有潜在的应用前景。

关键词：六价铬吸附多级孔碳乙二胺