电容去离子碳基电极材料的研究进展

电容去离子(CDI)技术具有能耗低、再生效率高、无二次污染、易于操作等优点,在解决水资源短缺和水环境污染方面应用广泛。开发具有高电化学性能和盐吸附能力的电极材料是CDI脱盐的关键。碳材料因其高比表面积、丰富的孔隙结构、优异的导电性和良好的稳定性而被广泛用作CDI电极。本文在介绍CDI技术基本原理的基础上,综述了5类典型碳基电极材料的研究进展,重点是材料设计和改进的吸附性能。对比分析了不同种类电极材料之间的优缺点,探讨了工业化存在的问题及改进方向。

超级电容器用碳纤维纸基电极制备

为解决商用碳纤维纸成本高、脆性大的问题,提出了一种柔性超级电容器用碳纤维纸的批量制备方法。利用分散剂CMC-Na对短切碳纤维进行超声分散,使其在水体系中均匀分散。添加PE/PET复合纤维不仅提高了CFP的抗张强度,而且巩固了在碳纤维结构基础上形成的电极网络结构。使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和拉曼光谱对碳纤维纸基电极(CFP-X)的形貌和结构进行表征,测试了CFP-X电极的力学性能、导电性能和电化学性能。结果表明:CFP-3电极具有优异的抗张强度和柔韧性,电化学性能优异,同时成本低。这项研究为低成本、大规模生产纸质柔性超级电容器提供了有价值的见解。

纸基电极制备方法的研究进展

在过去的十年中,基于纸张的传感器受到了越来越多的关注,已被广泛应用于食品及药物分析、环境监控、临床病理诊断等多个领域。纸张因其用途广泛、低成本、重量轻、环境友好性、可回收性和可弯曲性等优点,是一种很有前途的电极材料。目前开发基于纸张的高性能、低检测限,快速响应的电极制备方面已进行了广泛的研究。因此,本文结合本实验室相关研究内容重点介绍近年来一些常见的纸基电极的制备方法并简述其优缺点。

双碳基电极锂离子电容器的研究进展

锂离子电容器结合了锂离子电池和超级电容器的优点,可用于新能源储能等领域。双碳基电极锂离子电容器是现阶段的主要研究方向之一,其正负极均采用碳基电极材料,利用不同碳基材料的储能优势,不仅具有资源丰富、原料环保及安全性高的优点,而且具有优越的电化学性能。首先介绍了不同双碳基电极锂离子电容器的储能机理,并进一步阐述了各种碳基正极和负极材料的性能特点、改进方向和研究现状,最后展望了未来的研究方向及可行方案。

稀土La掺杂SnSb复合涂层Ti基电极的制备及催化性能

稀土掺杂对电极的导电性、分解温度、析氧电位和电催化活性有较大影响。以SnCl4.5H2O,Sb2O3和La(NO3)3.6H2O为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备了La掺杂SnSb复合涂层Ti基电极。借助SEM,XRD和EDX等检测手段对所制备电极的表面形貌、晶体结构及元素组成进行表征和分析,考察了制备电极的析氧电位及模拟苯酚废水降解效果,优化出的最优掺杂量为Sn∶Sb∶La=100.0∶10.0∶2.5(摩尔比),最佳热处理温度为550℃;用该电极处理模拟苯酚废水150min,COD去除率达到94.8%。结果表明:适量的La掺杂可提高SnO2晶粒的形核与长大速率之比,使SnSb复合电极表面晶粒细化,比表面积增大,有利于电极催化性能的改善,可为研制出适合于苯酚处理的高效阳极材料提供参考。

电化学电容器碳基电极材料研究进展

综述了应用于电化学电容器的各种新型碳材料(活性碳粉、碳气凝胶、碳纳米管)的制备方法、材料特性、电化学性能,提出了在选择电容器碳基电极材料时需要遵循的几项原则。

基于碳基电极的电化学传感器检测铅离子的研究进展

重金属铅离子在空气、水、土壤和食物中普遍存在而且含量越来越高。铅离子具有较大的毒性,对人体的健康有很大的危害。近年来发展了很多检测铅离子的方法,其中以碳基为基底电极的电化学传感器由于具有简单、快速、灵敏等优点而备受青睐。从复合电极修饰材料的角度,综述了基于无机材料、有机材料和功能核酸等复合电极在检测铅离子的研究进展,重点介绍了碳基电极的发展历程、构建及铅离子的检测方法,对基于碳基电极的铅离子电化学传感器的发展前景进行了展望。

锂离子蓄电池用锡基电极的研究

使用锡和锡锑合金镀层作为锂离子蓄电池的负极材料,并对其电化学性能进行了研究。循环伏安和充放电实验表明,锡电极表面在充电时也会有SEI膜的生成,而且由于电镀锡层在嵌锂后发生膨胀,导致活性物质层不断破裂,SEI膜的生成会在多次循环中存在。再次充电时,SEI膜在破裂后露出的新鲜表面上生成,进一步使活性层与基体失去电接触,电极嵌锂性能迅速衰退。经过热处理后的锡电极由于锡层与基体的结合得到增强,循环性能得到很大改进,锡锑合金层对锡的膨胀也起到了较好的抑制作用,从而改善了电极性能。

苯酚废水的铈掺杂钛基电极处理工艺

采用热分解方法制备了铈掺杂钛基电极,并以铈掺杂钛基电极为阳极,纯钛板为阴极组成电解池,以苯酚为目标有机污染物进行降解,采用高效液相色谱法检测苯酚的含量。讨论了Ce的掺杂量、电解池中电极间距、电解电压、电解质溶液的pH、电解质浓度、目标物的浓度以及电解时间对苯酚去除率的影响。结果表明该电解池降解苯酚废水的最佳条件:SnCl4·5H2O、SbCl3、Ce(NO3)3物质的量比为100∶10∶1、电极间距为4.0 cm、电解电压为9 V、pH为6.55、电解质NaSO4浓度为10 g/L、苯酚浓度为100mg/L、电解时间为6h。在最佳试验条件下苯酚去除率达到100%,完全符合排污标准GB8978—1996,该电极持续使用10 d,对苯酚的去除率仍然可以达到85%,降解苯酚的机理趋于直接燃烧。

钒基电极材料的研究进展

高比能量、低成本、可大电流充放的钒基材料以其卓越的电化学性能被大量科研工作者所青睐。钒基电极材料的实用化研究基本围绕如何防止钒基电极材料循环过程中比容量降低,如何提高其电导率,如何通过材料的制备工艺来改善循环性能这几个方面展开。

基于硅基电极的脑组织微动损伤仿真

目的:为预测脑组织微动损伤和解决植入电极的长期寿命问题,本研究基于硅基微电极进行建模,并对神经电极-脑组织有限元模型进行数值仿真。方法:采用超黏弹性模型描述脑组织材料,研究不同微动模式(纵向和横向)、不同物理耦合度下电极附近脑组织应变分布。结果:纵向载荷分析显示当摩擦系数μ增加时,脑组织最大von Mises应变呈降低趋势,并且电极尖端附近的组织应变最大,这表明电极与脑组织之间的物理耦合度对脑组织微动损伤有较大影响。增强电极和脑组织间的黏附程度,可以有效减小脑组织损伤。电极尖端的形状也极大地影响着组织的应变大小。横向载荷分析显示X轴方向的载荷产生的脑组织损伤区域大约为60μm,这表明电极之间的间距应大于60μm,否则不同电极产生的组织应变会发生重叠,这对于电极之间理想间距的设计和防止重叠应变形成多余的细胞鞘有着重要的意义。结论:数值仿真模型可以为电极-脑组织界面参数和电极间距设计参数提供参考,从而减少组织损伤,提高电极工作寿命,满足临床应用。

超级电容器用碳基电极材料研究进展

超级电容器作为一种绿色储能体系,在新型能量存储和转化系统发展过程中扮演着重要的角色。综述了超级电容器商业化应用的发展历史,介绍了超级电容器的分类、储能原理和两种电化学性能测试体系,重点阐述了三种改善碳基电极材料性能的思路:结构多孔化、尺度纳米化和材料复合化,展望了碳基电极材料的发展方向。

纤维基电极材料在柔性超级电容器中的应用

柔性超级电容器因其功率密度高、循环稳定性好、安全性高、充放电速度快、质轻可穿戴等优点成为一种新型储能设备。纤维具有柔性及大比表面积,可用作柔性超级电容器的电极材料。概述纤维基电极材料如石墨烯纤维、碳纳米管纤维等在柔性超级电容器中的应用,以及这些纤维的结构、性能特点及加工方法,并介绍超级电容器中的电解质及石墨烯的组装方式。

硅基电极对抗坏血酸的电化学研究

电阻率2.2-3.3Ωcm n型单晶硅在氢氟酸-乙醇溶液中通过光电化学阳极刻蚀,再经过光氧化处理得到稳定的硅基样品。然后用多孔硅电极对抗坏血酸进行分析检验,利用兰力科电化学工作站,绘制线性扫描曲线来进行分析电压,电流,与抗坏血酸浓度之间的关系。。

钨基电极材料用代钍添加剂

由于电极具有良好电子发射能力（改善了弧光效应），较高强度和硬度，较细晶粒尺寸和良好抗加工性等各种性能增强的原因，所以钨基电极材料仍使用钍和氧化钍作添加剂。但这种电极材料的放射能力则使其必须符合严格的规范要求，这就会给其加工、应用、回收和处理过程带来诸多困难。因此，目前正在研究某些具有和含钍钨同样优点而无任何缺陷的其他代用添加剂。从研究中发现，氧化镧和氧化铈是最有效的代用添加剂。

超级电容器碳基电极材料的主要发展趋势

电极材料是超级电容器的核心组成,提升其性能对改善电容器较低的能量密度十分关键。碳材料因廉价易得、导电性好、比表面积大等优势成为倍具吸引力的电极材料,然而其比容量较低,目前致力于开发高性能的碳基的电极材料仍然非常必要。基于此,本文重点总结了碳基电极材料结构与性能之间的关系,并对其发展趋势进行了展望。

自支撑Co基电极的制备及电容性能

为了获得较高能量密度的超级电容器,以泡沫镍为基底,采用电化学沉积和自发氧化还原反应制备自支撑Co基电极材料,并利用SEM、XRD和XPS对样品的形貌、结构及元素组成进行表征.结果表明:所得Co基电极表面具有均匀分散的由纳米片组成的花状结构,其主要组成为Co(OH)2,同时有部分被氧化为CoOOH.作为超级电容器电极,Co基电极表现出良好的电容特性.在1 mA/cm2的电流密度下,面积比电容为536 mF/cm2,当电流增加至10 mA/cm2时,电容保持率约为54%;循环1000周后,电极的比电容为初始值的71%.该电极制备方法简单,电容性能优良,在超级电容器方面具有潜在的应用前景.

石墨烯基电极材料应用于超级电容器的研究进展

石墨烯基电极材料因其优异的物理、化学性能在超级电容器中有着广泛的应用前景。文章综述了石墨烯基超级电容器材料的最新研究进展,包括三维石墨烯材料、石墨烯-导电聚合物材料、石墨烯-过渡金属氧化物材料、其它石墨烯基材料等。并对石墨烯基电极材料应用到超级电容器中存在的问题进行了探讨。

磁溅射纸基电极-方波脉冲检测铜离子

近年来,水污染事件频繁发生,重金属离子如铜离子等因水污染可经食物链威胁人类健康,因此开展重金属离子监测具有十分重要的意义.阳极溶出伏安法准确度高,操作简单,检测设备便于微型化,适于重金属离子的现场快速检测.本文以硝酸纤维素膜为基底,采用磁控溅射技术制备的纸基金传感电极,具有比表面积大,电极表面微结构丰富等优势,无需进行敏感膜修饰,在电化学分析过程中能够实现高灵敏检测.采用方波脉冲伏安法测试了芯片对Cu2+的响应特性,在5—1000μg·L^(-1)范围内线性相关性良好,检测下限为2μg·L^(-1).

基于蓝藻生物炭粒子电极的3维电化学系统对磺胺甲恶唑的降解

遵循“以废治废”理念,以机械打捞后的太湖蓝藻这一典型固废为原料,采用高温热解和酸/碱处理的方法制备了环境友好的蓝藻基生物炭,并将其作为3维电化学系统(3DES)中的粒子电极,用于高效催化氧化降解去除水中的典型抗生素磺胺甲恶唑(SMX)。经过热解及酸/碱改性后,生物炭更大的比表面积和更丰富的孔道结构提高了SMX在粒子电极表面的富集能力;而蓝藻中原有的铁、氮等元素掺杂在热解生物炭中有效提高了体系中活性氧物种的产生量,使得体系对SMX的去除率和矿化率均显著提高。在最佳制备和运行条件下(粒子电极制备条件:700℃热解和碱改性;3DES运行条件:电流600mA、溶液pH为6、粒子电极用量1.00g/L、水流速300 mL/min、电解质Na_(2)SO_(4)浓度50mmol/L),SMX在120min内去除率可达96%以上;6h后,水体总有机碳(TOC)去除率可达94%。机理研究表明,3DES中,SMX降解的间接氧化作用(占比84.32%)大于直接氧化作用(占比15.68%);间接氧化中,HO^(·)和SO_(4)^(·-)在体系中均被检出,但是,未检测出超氧自由基和单线态氧;而相较于SO_(4)^(·-),HO^(·)对SMX的降解占主导地位(间接氧化中HO占比87.31%)。在连续循环使用6次后,3DES对SMX的去除效率仍能保持在85%以上。研究结果为基于蓝藻生物炭粒子电极的3DES在水处理领域的应用提供了技术支撑和理论依据。