含磷活性炭作为双电层电容器电极材料的电化学性能

采用磷酸活化和磷酸改性制备了不同种类的含磷活性炭,采用元素分析、X射线光电子能谱(XPS)和氮气吸附等手段分析了活性炭的元素含量、表面化学性质和孔隙结构,采用恒电流充放电、循环伏安和交流阻抗分别考察了活性炭在KOH和H_2SO_4电解质溶液中作为超级电容器电极材料的电化学性能,采用自由截距多元线性回归拟合统计分析研究了活性炭电极比电容量的影响因素,应用三电极体系分析了磷元素对活性炭电化学性能的影响机理。研究结果表明,活性炭掺杂的磷引入了赝电容,提高了活性炭电极的比电容量,磷元素含量为5.88%(w)的活性炭的比电容量在0.1 A·g^(-1)下达到185 F·g^(-1)。统计分析结果显示,活性炭的中孔有利于电解质离子向微孔内的扩散。在6 mol·L^(-1)KOH电解质溶液中,孔径在1.10-1.61 nm、2.12-2.43nm及3.94-4.37 nm范围内是电解质离子在活性炭孔隙内部形成双电层的主要场所;在1 mol·L^(-1)H_2SO_4电解质溶液中,孔径在0.67-0.72 nm范围内有利于双电层电容的形成。

煤表面含P侧链基团对氧分子的物理吸附机理

应用量子化学密度泛函理论研究了煤表面带有含磷基团侧链与多氧分子物理吸附机理.煤表面中的含P基团与氧分子进行吸附组成的吸附态中,含P侧链中的P37原子和C14的电子向氧分子中的氧原子转移,P原子和C原子失去的电子主要被吸附在煤表面的氧得到,其中O23和O24得到较多电子,其他的氧原子得到的电子较少.由于吸附在煤表面上的氧分子都得到了电子,导致氧分子的O—O键被削弱,键长出现了不同程度的拉长.与自由氧分子相比,吸附在煤表面的氧分子O—O键的伸缩振动频率向低波数位移.计算得到氧分子与煤表面组成的吸附态的吸附能为606.09 kJ/mol,由此可知,煤表面含P侧链易与多个氧分子发生物理吸附.

氮磷双改性酚醛树脂基有序介孔碳电极对水中痕量铅的测定

以常见的磷氮双成份磷酸二氢铵为改性剂,间苯二酚/甲醛和F127为碳源和模板剂,成功制备了对痕量铅具有高灵敏度的氮磷双改性介孔碳OMC-MAP改性玻碳电极。通过N2吸附脱附等温线、FT-IR、XPS和阳极溶出伏安法对OMC-MAP的物化性质及其改性玻碳电极电化学性能进行了表征和分析。结果表明:OMCMAP具有较高的孔容(0.835 mL·g^(-1))、比表面积(579 m^(2)·g^(-1))和丰富的氨基、羧基、羰基等氮氧官能团,以及P—C、P—O—C等含磷官能团,介孔主要分布在5~10 nm区域,峰值在7.45 nm;OMC-MAP良好的介孔结构及其分散在微介孔表面的氮、磷、氧活性官能团为其改性玻碳电极传感器提供了良好的电子传递通道和高识别铅离子的活性位点。在醋酸-醋酸钠支持电解质底液下,OMC-MAP介孔碳改性玻碳电极传感器对溶液铅显示极优的电催化还原活性,当pH=3.8、富集电位为-1.2 V和富集时间为240 s时,循环伏安溶出电流的响应值达到最大。在该条件下,OMC-MAP改性玻碳电极在1~10000μg·L^(-1)宽范围内对铅离子均表现出极优的响应性,R2>0.98,灵敏度高、检测范围广,说明OMC-MAP是一种潜在痕量铅的电极材料。