检索结果-南通市图书馆

纳米纤维素/碳纳米管碳气凝胶的制备及其电化学性能

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林业工程学报 2023年第5期8卷 121-129页

作者：董浩李旭牛力刘志明东北林业大学材料科学与工程学院哈尔滨150040

纳米纤维素作为一种绿色无污染、来源广泛的生物质材料,在超级电容器电极材料领域具有极大的应用潜力,但其本身导电性能差,严重影响了其应用效果。笔者以硫酸盐漂白木浆为原料,采用2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基(TEMPO)氧化法制得了表... 详细信息

纳米纤维素作为一种绿色无污染、来源广泛的生物质材料,在超级电容器电极材料领域具有极大的应用潜力,但其本身导电性能差,严重影响了其应用效果。笔者以硫酸盐漂白木浆为原料,采用2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基(TEMPO)氧化法制得了表面富含羧基(1.5506 mmol/g)的具有较高长径比的纳米纤维素(CNF)纤丝,并将纳米纤维素悬浮液作为多壁碳纳米管(MWCNT)的良好分散剂配置CNFs/MWCNTs悬浮液,将所得悬浮液经冷冻干燥和高温碳化制得CNFs/MWCNTs碳气凝胶,并结合热重曲线、拉曼光谱和扫描电镜等进行分析。结果表明:添加MWCNT后,气凝胶前驱体的热稳定性有明显的提高,在相同碳化条件下,CNFs/MWCNTs碳气凝胶的石墨化程度优于CNFs碳气凝胶。利用三电极体系,对比添加MWCNT前后碳气凝胶的电化学性能,发现添加MWCNT后的碳气凝胶工作电压从0.4 V提高到0.6 V,内阻由1.06900Ω降低到0.97531Ω,其比电容在电流密度为1 A/g的条件下由172.45 F/g增加到238.89 F/g。经过1500次循环后其比电容保持率由55.6%提高到85.4%,库伦效率维持在99.95%。该纳米纤维素/碳纳米管碳气凝胶是一种较为良好的超级电容器电极材料。

关键词：纳米纤维素碳纳米管碳气凝胶超级电容器碳电极材料

碳气凝胶修饰SnSb复合负极材料的制备及性能研究

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人工晶体学报 2017年第1期46卷 8-12页

作者：罗大为陈佳明李世伟陈玉奇李志军李雪深圳职业技术学院应用化学与生物技术学院深圳518055 深圳职业技术学院工业中心深圳518055 深圳市超材料制备与封装技术重点实验室深圳518055

采用超临界干燥法制备了碳气凝胶(Carbon Aerogels,CA),然后通过简单的化学还原法制备CA/Sn Sb复合负极材料。采用XRD和SEM等手段对材料的结构及形貌进行了表征,利用恒电流充放电测试了材料的循环性能。研究结果表明,碳气凝胶表现出纳... 详细信息

采用超临界干燥法制备了碳气凝胶(Carbon Aerogels,CA),然后通过简单的化学还原法制备CA/Sn Sb复合负极材料。采用XRD和SEM等手段对材料的结构及形貌进行了表征,利用恒电流充放电测试了材料的循环性能。研究结果表明,碳气凝胶表现出纳米多孔三维网络结构,当对Sn Sb合金采用碳气凝胶修饰后,纳米Sn Sb颗粒包含在碳气凝胶的网络骨架中,呈现出碳气凝胶和纳米Sn Sb合金颗粒相互交错分布的结构,极大改善了复合材料的团聚性。CA/Sn Sb复合负极材料首次放电容量高达1120.2 m Ah·g-1,循环50次后放电容量仍达到557.3 m Ah·g-1,远高于未经碳气凝胶修饰的Sn Sb合金。循环性能的改善主要归因于碳气凝胶的引入,不仅极大的改善了复合材料的团聚现象,而且可以缓冲Sn Sb合金在充放电过程中体积变化。

关键词：碳气凝胶 SnSb 循环性能锂离子电池负极

超微孔废纸碳气凝胶的制备及其CO吸附性能研究

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燃料化学学报(中英文) 2024年

作者：顾锦阳张雄张俊杰邵敬爱张世红杨海平陈汉平华中科技大学能源与动力工程学院煤燃烧国家重点实验室

气候变化的加剧要求更加绿色高效的碳减排技术和产品的开发。固废和生物质衍生的常规CO2碳质吸附剂材料吸附效果较差，需要进行额外的活化改性以提升多孔碳的吸附性能。本工作以废纸为原料，经过简单预处理和溶胶凝胶炭化工艺，得到微... 详细信息

气候变化的加剧要求更加绿色高效的碳减排技术和产品的开发。固废和生物质衍生的常规CO2碳质吸附剂材料吸附效果较差，需要进行额外的活化改性以提升多孔碳的吸附性能。本工作以废纸为原料，经过简单预处理和溶胶凝胶炭化工艺，得到微孔高度发达的超微孔废纸碳气凝胶，探究了不同种类废纸和制备温度的影响。对材料的理化特性和CO2吸附性能进行了表征和测试，结果表明：废纸碳气凝胶的孔隙结构发达，呈类蜂窝状。打印纸为原料，800℃下制备的废纸碳气凝胶具有大比表面积1369.94 m2/g、高孔容0.59 cm3/g和孔径为0.4-0.8 nm的超微孔。无需改性，0℃时的CO2吸附量为247 mg/g，对应CO2/N2吸附选择性为11,25℃时的动力学吸附量为151 mg/g，七次吸脱附循环的平均波动幅度小于5%，对烟气浓度CO2(10%)的捕获量为42 mg/g。废纸碳气凝胶展现出优异的CO2吸附性能和再生稳定性，优于固废和生物质衍生的常规碳材料。本工作也为固废处置和资源化利用提供了新思路。

关键词：废纸碳气凝胶超微孔 CO 吸附

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生物质碳气凝胶的研究现状及发展趋势

现代化工 2024年第1期44卷 59-62,67页

作者：张佳彬高丹丹张展硕黑龙江省木材科学研究所黑龙江哈尔滨150081 东北林业大学材料科学与工程学院黑龙江哈尔滨150040

生物质碳气凝胶具有高孔隙率､大比表面积､突出的机械性能和非凡的导电性等优点,是全球绿色发展背景下的研究热点。对生物质碳气凝胶的发展历程､原料种类､制备过程､应用领域及未来发展前景等方面进行了综述。

关键词：生物基碳气凝胶气凝胶

碳气凝胶的孔结构及其对电化学超级电容器性能的影响

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物理化学学报 2012年第4期28卷 843-849页

作者：刘冬沈军李亚捷刘念平刘斌同济大学上海市特殊人工微结构材料与技术重点实验室上海200092 航天特种材料及工艺技术研究所北京

通过改变碳气凝胶的溶胶-凝胶制备条件和炭化活化工艺,实现了对碳气凝胶纳米孔洞结构的控制.采用扫描电子显微镜(SEM)和氮气等温气体吸附法对碳气凝胶和KOH活化碳气凝胶的形貌和孔结构进行了表征和分析,并且使用循环伏安法(CV),恒流充放... 详细信息

通过改变碳气凝胶的溶胶-凝胶制备条件和炭化活化工艺,实现了对碳气凝胶纳米孔洞结构的控制.采用扫描电子显微镜(SEM)和氮气等温气体吸附法对碳气凝胶和KOH活化碳气凝胶的形貌和孔结构进行了表征和分析,并且使用循环伏安法(CV),恒流充放电,电化学阻抗谱(EIS)等检测技术评价了电化学性能.结果表明:发达的三维纳米网络结构与合理的孔径分布是影响碳气凝胶电化学超级电容器性能的关键因素.经适度活化后的碳气凝胶材料含有丰富的介孔,比表面积可达1480m2·g-1.在6mo·lL-1的KOH溶液中,在100mV·s-1的扫描速率下其比电容量高达216F·g-1.通过拟合发现,碳气凝胶类材料的大孔和介孔拥有更高的单位面积比电容量.

关键词：碳气凝胶孔结构超级电容器电化学性能

高强度碳气凝胶复合材料的制备及结构、性能研究

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复合材料科学与工程 2023年

作者：沈泽慧曹宇郝晶莹张琪凯牛波张亚运龙东辉北京新风航天装备有限公司华东理工大学化工学院

针对热防护系统的热桥阻断需求，以碳/石英纤维混编针刺预制体为增强体、酚醛树脂为碳前驱体，通过溶胶-凝胶、常压干燥和高温碳化工艺，制备出一种中密度-高强度碳气凝胶复合材料，系统研究了材料的微观结构、力学性能和隔热性能。结... 详细信息

针对热防护系统的热桥阻断需求，以碳/石英纤维混编针刺预制体为增强体、酚醛树脂为碳前驱体，通过溶胶-凝胶、常压干燥和高温碳化工艺，制备出一种中密度-高强度碳气凝胶复合材料，系统研究了材料的微观结构、力学性能和隔热性能。结果表明：所制复合材料在中密度(～0.80 g·cm-3)下具有较强的力学性能(5%压缩应变时压缩应力～10 MPa)和优异的隔热性能(室温热导率碳气凝胶基体孔隙率的上升会导致热量传递的阻碍增大，从而导致复合材料热导率下降；预制体密度的增大导致热量传递的通道增加，使得复合材料热导率增大；石英纤维含量的增加会导致复合材料热导率的逐渐下降；当气压较小时，热导率随气压的增大迅速增大，而当气压较大时，热导率几乎不受影响。

关键词：碳气凝胶复合材料力学性能隔热性能格子玻尔兹曼方法

壳聚糖碳气凝胶原位负载Fe_(3)O_(4)的制备及其电化学性能

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硅酸盐学报 2021年第10期49卷 2164-2171页

作者：周亚丽雷西萍于婷关晓琳袁蝴蝶西安建筑科技大学材料科学与工程学院西安710055 西北师范大学化学化工学院兰州730070 陕西省纳米材料与技术重点实验室西安710055

以壳聚糖(CS)、FeCl_(3)·6H_(2)O为原料,通过原位生长制备了较高比电容的Fe_(3)O_(4)/CS碳气凝胶电极材料,改善了碳基材料比电容低的问题。采用X射线衍射仪、Raman光谱仪分析了样品的晶体结构和结构缺陷,通过X射线光电子能谱仪和扫描... 详细信息

以壳聚糖(CS)、FeCl_(3)·6H_(2)O为原料,通过原位生长制备了较高比电容的Fe_(3)O_(4)/CS碳气凝胶电极材料,改善了碳基材料比电容低的问题。采用X射线衍射仪、Raman光谱仪分析了样品的晶体结构和结构缺陷,通过X射线光电子能谱仪和扫描电子显微镜对样品的成分和形貌进行了表征,并在三电极体系中测试了其电化学性能。结果表明:Fe_(3)O_(4)成功地负载在CS碳气凝胶上,且两者之间具有良好的结合力。壳聚糖分子上的氨基在碳化过程中实现了N原子自掺杂,复合材料的N含量高达7.21%(摩尔分数)。此外,当在1.0 gCS中引入0.4 gFeCl_(3)·6H_(2)O时,在0.5 A/g的电流密度下复合碳气凝胶表现出315.5 F/g的比容量,与单纯CS碳气凝胶相比,比电容提升了约3倍。

关键词：壳聚糖四氧化三铁碳气凝胶电化学性能超级电容器

生物质基碳气凝胶在超级电容器中的应用研究进展

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化工新型材料 2024年

作者：梁姣利伊犁师范大学化学化工学院污染物化学与环境治理重点实验室

三维多孔结构的生物质基碳气凝胶以生物质为前驱体，具有大比表面积、高孔隙率、超低密度和良好的导电性，是一种来源广泛、新型可再生绿色材料。利用生物质基碳气凝胶的优良特性，将其与金属化合物、聚合物、石墨烯及杂原子等复合，制... 详细信息

三维多孔结构的生物质基碳气凝胶以生物质为前驱体，具有大比表面积、高孔隙率、超低密度和良好的导电性，是一种来源广泛、新型可再生绿色材料。利用生物质基碳气凝胶的优良特性，将其与金属化合物、聚合物、石墨烯及杂原子等复合，制备了应用于超级电容器的可生物降解生物质基碳气凝胶。介绍了生物质基碳气凝胶的制备方法及其制备过程，综述了生物质基碳气凝胶复合电极材料在超级电容器中的应用，并对其未来发展趋势进行了展望。

关键词：生物质碳气凝胶制备方法超级电容器复合

碳气凝胶负载铜催化剂的制备及其醋酸甲酯加氢制乙醇性能研究

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碳气凝胶负载铜催化剂的制备及其醋酸甲酯加氢制乙醇性能研究

作者：侯晓雄太原理工大学

学位级别：硕士

乙醇被认为是一种清洁绿色的可替代性能源,具有广阔的应用前景,在我国可持续发展战略中占据极为重要的地位。作为一种新型的乙醇制取技术,醋酸甲酯催化加氢制乙醇工艺优势明显,反应简单、副产物少和催化剂成本低廉,促进了环境与经济和... 详细信息

乙醇被认为是一种清洁绿色的可替代性能源,具有广阔的应用前景,在我国可持续发展战略中占据极为重要的地位。作为一种新型的乙醇制取技术,醋酸甲酯催化加氢制乙醇工艺优势明显,反应简单、副产物少和催化剂成本低廉,促进了环境与经济和谐发展。该技术的核心在于催化剂的开发,因此设计合成具有优异催化活性的催化剂成为主要研究方向之一。碳材料,尤其是碳气凝胶,由于其比表面积大、孔道结构丰富且易调变、稳定性高等特性,被广泛地用作催化剂的载体。本文采用溶胶凝胶法、模板法与杂元素掺杂及化学活化法相结合制备掺硼碳气凝胶和活性碳气凝胶。探讨了杂元素掺杂及KOH活化对碳气凝胶结构及其物理化学性质的影响,构筑了含有大量微孔结构和表面含氧官能团的催化剂。采用浸渍法制备碳气凝胶负载铜催化剂,并用于醋酸甲酯(methyl acetate,MA)加氢制乙醇反应,探讨了碳气凝胶载体的织构性质、表面官能团等对活性组分铜的分散度、纳米粒子尺寸及其价态分布以及催化性能的影响。主要研究内容包括:(1)制备初始载体碳气凝胶(carbon aerogels,CAs)时,一方面采用NaOH溶液去除二氧化硅模板,使得载体形成多孔结构;另一方面通过改变溶胶凝胶过程中水浴温度及静置时间、前驱体焙烧速率调控CAs的孔径分布及比表面积。当水浴温度为50°C,静置时间为6 h,焙烧速率为5°C/min时,CAs的微孔数量最多,其比表面积达到1279 m g。(2)研究了硼(B)掺杂对Cu-CAs催化剂的影响。研究结果表明,当B掺杂量为3 wt%,Cu-3BCAs催化剂活性最高,其醋酸甲酯转化率和乙醇选择性分别为90.5%和59.4%。结合TEM、XPS等表征结果分析,可能是硼元素的加入有效地增强了载体和金属铜粒子之间的相互作用力,提高了活性组分铜的分散度,为反应提供了优异条件,从而改善了催化性能;(3)采用氢氧化钾活化初始碳气凝胶,制备活性碳气凝胶(activated carbon aerogels,ACAs)。通过改变KOH用量调控ACAs的比表面积、孔径分布等织构性质。ACAs的比表面积、微孔含量和孔体积随着氢氧化钾和CAs质量比的增大而逐渐增大,当质量比达到或超过6时呈现降低趋势,可能是氢氧化钾和CAs过反应所致。ACAs的最大比表面积达到了2500m·g。此外,KOH活化增加了CAs表面含氧官能团,主要包括C=O,COOH和OH。随着氢氧化钾用量的增加,各种含氧官能团的含量也随之增加。微孔对金属铜纳米粒子的锚定作用及表面含氧官能团有效提高了铜的分散度,减小铜纳米颗粒,并且有效调控活性组分铜的价态分布,增加了一价铜含量,进而提高了MA催化加氢反应活性;(4)在T=330°C,P=2.0 MPa,液时空速2 h,反应时间10 h条件下,随着氢氧化钾和初始载体用量比增加,Cu-ACAs催化性能呈现火山型曲线。当质量比为4时,催化剂表现出了最优催化活性,醋酸甲酯转化率和乙醇选择性分别达到95.2%和62.2%。分析认为,较大的比表面积、大量的微孔和表面含氧官能团提高了铜-载体相互作用力、分散度和比表面积,降低了铜纳米颗粒尺寸,提高了Cu的含量,为反应提供了有利的条件,增强了Cu-ACAs催化加氢活性。

关键词：乙醇醋酸甲酯加氢碳气凝胶硼掺杂和KOH活化铜催化剂