神东低阶煤基电容炭材料的制备及其电化学性能

为研究材料的比表面积和微孔孔体积对低阶煤基电容炭电化学性能的影响,通过调控氢氧化钾(KOH)和超低灰分神东低阶煤(SLC)的质量比,以固相活化法制备了系列不同微孔比例的煤基电容炭。利用电感耦合等离子体质谱、元素分析和氮气吸附/脱附技术对所制备的煤基电容炭进行组分分析和孔结构表征,采用恒流充放电(GCD)、循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)等测试手段评价煤基电容炭的电化学性能。结果表明:随着KOH和SLC质量比增大,制备的煤基电容炭的比表面积和总孔体积均呈现增加趋势(最高值分别为2736.20 m^(2)/g和1.2968 cm^(3)/g);当KOH和SLC质量比为2.0:1时,煤基电容炭的比表面积为2517.80 m^(2)/g,微孔比表面积为2485.59 m^(2)/g(占比高达98.72%),此时,微孔孔体积最大(0.0648 cm^(3)/g);煤基电容炭在有机电解液两电极体系中表现出高质量比电容特性,在0.05 A/g的电流密度下质量比电容达到173.8 F/g,在10 A/g下仍保留有159.4 F/g的质量比电容,保留率为91.72%;煤基电容炭的充放电可逆性良好,具有典型的双电层电容特性。

综合利用稻壳制备木糖、电容炭与硅酸钙晶须

利用酸水解稻壳中的半纤维素制备木糖,并将糖渣经过炭化后分离出碳和硅,碳采用稀碱溶液活化改性制备电容炭,硅采用水热法合成了硅酸钙晶须,从而使稻壳所有组分得到充分利用.采用循环伏安(CV)和恒流充放电(GCD)研究了电容炭的电化学性能.通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对所得硅酸钙晶须的结构和形貌进行了表征.实验结果表明,稻壳酸水解的最优条件为硫酸浓度7%(质量分数)、固液比(g/m L)为1∶8、反应时间为2. 0 h,在该条件下,一次水解、二次水解和三次水解的木糖收率(Y1/Y2/Y3)和浓度(质量分数,C1/C2/C3)都能达到最大值,Y1=98. 5%,C1=3. 6%; Y2=85. 4%,C2=6. 3%;Y3=76. 6%,C3=9. 0%.采用15 m L 8%(质量分数) Na OH稀碱溶液活化改性制得的电容炭(AC/15)比电容值为77. 32 F/g,而且具有较好的倍率性和循环稳定性;硅酸钙晶须为扫帚状针钠钙石晶须.

表面积对煤基电容炭电化学性能的影响

以河北无烟煤为原料,KOH为活化剂,采用化学活化法制备具有高比表面积的煤基电容炭,考察煤基电容炭的比表面积对无机/有机体系下双电层电容器电化学性能的影响。结果表明:随着碱煤比的增加,所制电容炭的比表面积、总孔容和中孔率增加。当碱煤比达到3.5时,所制电容炭的比表面积、总孔容和中孔率分别为3 389 m2/g、2.041 cm3/g、49.9%。可以看出,对于无机/有机体系,在相同的比表面积变化规律下,电容器电化学性能的变化规律略有不同。当碱煤比小于2时,所制电容炭的比表面积小于2 400 m2/g,此时对于无机/有机体系,电容器的比电容变化规律相同,比电容都随比表面积的增大增幅明显。当碱煤比大于2时,所制电容炭的比表面积大于2 400 m2/g,此时随着比表面积的继续增大,对无机体系,电极材料的比电容几乎维持不变,比电容最高可达331 F/g;对有机体系,电极材料的比电容增幅减缓,比电容最高可达192 F/g。当碱煤比为2时,电容炭的比表面积为2 382 m2/g,此时无论对于无机体系还是有机体系,电容器在保持相对较高比电容的同时具有相对较高的电容保持率。由此可知,一定程度上,提高电极材料的比表面积有利于提升超级电容器的电化学性能。制备具有适宜比表面积的电容炭,在得到较高电容性能电容器的同时更能有效控制成本。同时,以煤为原料制备电容炭,可提升煤的附加值,具有很好的市场前景。

水介质旋流器制备电容炭原料煤的试验研究

生产超低灰煤是实现神东矿区商品煤高价值利用的重要保障。结合电容炭(煤基活性炭)用煤对灰分、铁含量的要求,针对神东矿区哈拉沟煤矿原煤特点,提出了利用水介质旋流器分选制备超低灰煤的思路。利用单因素试验研究了锥段锥角、底流口直径及给料压力对分选效果的影响,得到最优分选条件为:锥段锥角120°,底流口直径16mm,给料压力0.07MPa。在最优条件下进行了稳定试验,获得了灰分2.42%、产率70.07%、铁含量0.24%的超低灰煤,达到了目标要求;数量效率87.59%,不完善度0.21,分选效果较好。

玉米芯电容炭的制备及其电化学性能

以玉米芯为原料,经Zn Cl_2一步活化法制备超级电容器用电容炭电极材料。采用低温N_2吸附、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)及X射线光电子能谱(XPS)等手段系统表征电容炭的微观结构及表面性质,并利用恒流充放电、循环伏安和漏电流等测试手段研究其在无机电解液体系(KOH)中的电化学性能。研究表明:在Zn Cl_2/玉米芯浸渍比为2:1、700℃的条件下活化1h可制备出比表面积为1340m^2/g、总孔容为1.135cm^3/g、中孔率高达97.7%的玉米芯电容炭。将其用作电极材料表现出良好的电化学特性,在50m A/g的电流密度下质量比电容为159F/g,2500m A/g电流密度下比电容仍可达137F/g,1000次循环后比电容保持率为92.5%,漏电流仅为1.9μA。结果表明:玉米芯电容炭具有良好的倍率特性和循环性能,是一种理想的电化学电容器用电极材料。

煤基电容炭实验研讨

为了开发一种新型高效煤基电容炭方案,使煤炭资源不仅仅是作为能源,而是作为一种新型高储能原材料进行开采,提出了实验室制备煤基电容炭实验方案,通过对原料煤进行前处理、活化、后处理等一系列处理后,制备出煤基电容炭,并就制备的煤基电容炭进行数据表征测验,从而进一步利用煤基电容炭组装成超级电容器,并对组装成的电容器进行恒流充放电性能测试和循环伏安性能测试,结果表明,原料煤具备作为一种新型高储能原材料进行保护性开采的可能性。

响应面法优化煤沥青基多孔电容炭的制备工艺

煤沥青是制备超级电容器炭电极材料的优选前驱体。通过KOH活化从鞍钢中温煤沥青(AGCTP)制备多孔电容炭。在考察炭化温度、活化温度、碱炭比、活化时间、酸洗剂种类等单因素对比电容影响的基础上,通过Box-Behnken响应面法优化分析得到了活化工艺条件与比容量间的二次回归模型。结果表明,原料沥青制备的多孔炭容量最大,而盐酸洗涤效果最佳。活化条件对比容量均有显著影响,得到的最优工艺条件:活化温度680℃、碱炭比2.4、活化时间2 h,在此条件所制电容炭在0.5 A/g电流密度下的比容量达418 F/g,与模型预测值基本吻合,且具有优异的倍率性和较小的电荷转移阻抗(0.17Ω)和内阻(0.72Ω)。

超级电容器用活性炭的研究进展

简述了超级电容器的工作原理和超级电容炭的市场情况,分析了植物类、石油焦类、树脂类不同原料制备电容炭(无定型粉末炭)的性能特点及制备工艺,介绍了煤焦油沥青基球形活性炭和煤液化沥青球形活性炭的研究进展,对比了无定型粉末活性炭与球形活性炭的性能优劣,最后对煤液化沥青球形活性炭用于超级电容器的优势及推广应用进行了展望。

低阶煤基炭材料研究进展

低阶煤因其储量丰富、富含多环芳烃有机物、含碳量高、成本低等特点,被认为是炭材料的优质前驱体。然而,由于不同低阶煤的灰分、微观结构、界面的差异,导致了煤基炭材料结构、性能难以有效调控的问题。近年来,研究人员提出了低阶煤基炭材料微观结构、表界面调控的有效方法。本文重点总结了低阶煤制备吸附活性炭、电容炭、硬炭、石墨和纳米炭材料的差异化策略,进一步讨论了煤种和工艺对煤基炭材料的微观结构、界面特性和官能团种类等的影响。同时介绍了煤基炭材料在吸附、超级电容器和碱金属电池中的应用。最后,展望了低级煤基炭材料未来研究的方向和挑战。

纳米孔玻态炭—超级电容器的新型电极材料 I.固化温度对其结构和电容性能的影响

玻态炭的电导率高,机械性能好,但因制备费时长而价格昂贵,透气率极低而无法整体活化,难以用作电化学电容器的电极材料。为此提出了一种具有纳米结构多孔玻态炭的快捷制备方法:在热塑性酚醛树脂中加入适量的固化剂,经加热固化、粉碎研磨、模压成型、快速升温炭化、活化。这种酚醛树脂基纳米孔玻态炭整体呈多孔结构,由于比表面较大而可得大比容量,由于块体电导率较高和孔结构合适而可得大比功率。着重研究了制备方法中影响其电化学电容性能的重要影响因素-固化温度。研究结果表明,炭化物的孔隙率随固化温度升高而增大,利于活化剂分子向内扩散,增强活化反应的造孔作用。所制纳米孔玻态炭的结构介于玻态炭和活性炭之间,固化温度越高,孔结构越发达,其结构越趋近于活性炭。225℃以上固化,产物的孔结构和电化学性能较好,因此225℃作为固化温度较适宜。

模板-物理活化法制备高性能中孔炭材料

研究了硅溶胶模板法制备的作为超级电容器电极材料中孔炭的孔结构和电化学性能。中孔炭的平均孔径和比电容随硅溶胶/炭源(葡萄糖)比的增加而增大。提出了一种硅溶胶模板法与CO2物理活化法相结合的模板-物理活化法以提高中孔炭的BET表面积来提高中孔炭的比电容。采用恒流充放电和电化学阻抗谱研究了中孔炭的孔结构与倍率性能的关系,并与商品化微孔活性炭作了比较。结果表明平均孔径较大的中孔炭具有较好的倍率特性。模板-物理活化法制备的中孔炭具有高比电容和良好的倍率特性。

马铃薯淀粉基微孔炭微球的制备及其电化学性能(英文)

以存在广泛的生物质原料马铃薯淀粉为前驱体, 通过磷酸对淀粉分解的促进作用和KOH活化法制备微孔炭微球材料. 采用77 K条件下的N2吸附/脱附和扫描电子显微镜(SEM)分别对所得样品的孔隙结构、形貌特征进行表征. 采用傅里叶变换红外(FTIR)光谱对磷酸促进淀粉分解的机理进行研究. 在6 mol·L-1KOH 电解质溶液中的电化学测试表明了所得微孔炭微球材料的优异电容特性. 在50 mA·g-1的电流密度下, 电容量为363.6 F·g-1. 此外, 该材料表现出了优异的倍率性能, 在扫描速率为 300 mV·s-1的条件下, 所得循环伏安(CV)曲线仍能保持良好的矩形形状. 电化学测试结果表明, 马铃薯淀粉基微孔炭微球材料在高性能电化学电容器的电极材料领域具有广阔的应用前景.