氮掺杂碳微球的制备及应用研究进展

氮掺杂碳微球具有优异的物理化学性能,在催化剂及催化剂载体、吸附材料、储氢和电化学等领域具有独特的优势和广阔的应用前景。综述了氮掺杂碳微球的制备方法及其应用,并对氮掺杂碳微球的发展前景进行了展望。

基于过期废药急支颗粒碳化的锂离子电池氮掺杂碳微球负极材料

通过水热和高温热解碳化联用的方法回收过期废药急支颗粒制备碳微球材料,并研究其微观形貌、元素组成及电化学储锂性能。结果表明:碳微球的平均粒径约为3.5μm,且少量氮元素以原位掺杂的形式保留;即使在高达7 A/g的电流密度循环充/放电500圈时,碳微球电极的可逆充电比容量仍为101 mA?h/g,表现了良好的高倍率充/放电循环稳定性。

亚微米级单分散的密胺树脂微球及其氮掺杂炭微球的制备

亚微米单分散三聚氰胺树脂微球和氮掺杂碳微球的可控制备仍是当今材料领域的一个重要课题。在不添加任何表面活性剂的情况下,仅使用适量的乙酸作为催化剂制备了最小粒径为200纳米的单分散MF微球,这比已报道的强酸制备的MF微球都要小。此外,随着搅拌时间的增加(0~48 h),MF微球的D50并不是简单地增加然后保持稳定,而是进一步下降,再次稳定,最后稳定后的粒径相比最大粒径发生明显收缩,收缩率约40%。在适当的热处理条件下,尤其是将物料均匀地薄薄地铺开,可以得到相应的单分散氮掺杂碳微球,其在800℃下的收缩率为81%~65%,收缩率与搅拌时间有关。最后,从分子形成的角度讨论了MF树脂微球和氮掺杂碳微球形成过程中的上述现象和规律。

氮掺杂碗状空心碳微球的制备及其在超级电容器中的应用

针对碳电极材料存在比电容小、能量密度低的问题,采用异质成核合成路径制备了新型的碗状空心碳微球,进一步以尿素为氮源,通过水热法制备了高性能氮掺杂碗状空心碳微球。采用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、能谱仪、傅立叶红外光谱仪和X射线光电子能谱分析仪对碗状空心碳微球和氮掺杂碗状空心碳微球的形貌及结构进行表征,并分析了氮掺杂对碗状空心碳微球的电化学性能。实验结果表明:氮掺杂对碗状空心碳微球的电化学性能有显著的改善,在1 A/g的电流密度下,氮掺杂碗状空心碳微球的比电容(235.5 F/g)远高于碗状空心碳微球的比电容(121.0 F/g),此外,氮掺杂碗状空心碳微球在3 A/g的电流密度下循环5 000次后,其比电容保持率为78.3%。