常压干燥法制备炭气凝胶微球的储电性能研究

采用间苯二酚和甲醛为原料,通过乳液-悬浮聚合经常压干燥和炭化,成功制备了炭气凝胶微球,并以所制备的炭气凝胶微球为超级电容器的电极,采用循环伏安法与恒流充放电法测定了该超级电容器的电化学性能。结果表明,常压干燥法所制炭气凝胶微球作电极的超级电容器的比电容最高可达197 F/g,循环伏安曲线有氧化还原反应峰存在。炭气凝胶微球的微孔表面积和中孔孔径对超级电容器的比电容影响最大。

炭气凝胶微球的物理活化与化学活化比较

以炭气凝胶微球为原料,分别采用CO2和KOH作为活化剂,研究物理活化和化学活化对炭气凝胶微球孔结构和电化学性能的影响差异,探讨CO2和KOH的活化机理。结果表明,CO2和KOH活化均能有效改善炭气凝胶微球的孔结构,比表面积最高可达1 320 m2/g;同时显著提高材料的电化学性能,活化后的比电容最高可为活化前的3倍。结果还表明两种方法的活化机理不同,CO2活化,有利于保持炭气凝胶微球的中孔,为电子进出提供大量的快速通道,提高传质速率;KOH活化,对炭气凝胶微球的微孔形成非常有利,可增大电化学活化表面,提高电化学性能。

氯化锌活化对炭气凝胶微球的结构与电化学性能的影响

对炭气凝胶微球在高温下进行氯化锌活化改性,并用于制作超级电容器的电极。采用扫描电镜、N2物理吸附-脱附等对炭气凝胶微球的形貌结构进行表征,采用循环伏安、恒流充放电等测定了材料的电化学性能。结果表明,氯化锌活化有效地改善了炭气凝胶微球的孔结构,通过增加炭气凝胶微球的微孔面积和体积,提高了材料的比表面积和孔隙率。经过氯化锌活化,炭气凝胶微球的电化学性能也随之得到提高,电阻明显减小,比电容提高了2倍以上。

炭气凝胶微球的合成工艺调控及其吸附性能研究

采用反相乳液聚合法成功制备炭气凝胶微球,研究了合成条件对凝胶时间的影响。利用所得产品吸附氯化钯溶液,探讨炭气凝胶微球对Pd2+的吸附性能。结果表明,通过调控合成条件可以实现对合成过程的有效控制,炭气凝胶微球对Pd2+有优异的吸附性能,吸附率最高可达99.2%。

磷酸活化炭气凝胶微球的电化学性能研究

以磷酸为活化剂,对炭气凝胶微球在高温下进行活化改性,并用活化产品制作超级电容器的电极。采用扫描电镜、N2物理吸附-脱附等对炭气凝胶微球的形貌结构进行表征,采用循环伏安、恒流充放电、交流阻抗等测定了材料的电化学性能。结果表明,磷酸活化效果温和,不会破坏炭气凝胶微球典型的圆球状外观和三维纳米孔隙结构。经过磷酸活化,炭气凝胶微球的电化学性能得到有效改善,材料的内阻降低,同时比电容提高将近一倍,最高可达184 F/g。