硝酸改性石墨毡制作超级电容器的复合电极

为了改善石墨毡(GF)表面的疏水性以及解决生长的活性物质易脱落的问题,研究了使用浓硝酸简单的一步法活化石墨毡并且引入含氧官能团。通过实验确定了合适的浓硝酸反应条件。经浓硝酸改性后的石墨毡的比电容可以达到272.6 mF·cm^(-2),而且,发现改性后的石墨毡(MGF)更有利于活性物质生长。与MGF结合后,用于超级电容器电极的常用材料(如MnO_(2))和较不常用材料(如SnO_(2))在离子扩散速度、循环稳定性和比电容方面都有很大的改善。MnO_(2)/MGF的比电容可以达到929 mF·cm^(-2),并且在循环10 000次后还有88%的比电容保持率;对于SnO_(2)/MGF,比电容为640 mF·cm^(-2),5 000次循环后比电容保持率为93%。

基于石墨毡生长的镍钴基化合物电极的双功能电催化性能

以先水热后硫化的方法制备出基于石墨毡基底的镍钴基化合物(NiCo_(2)O_(4)/GF和NiCo_(2)S_(4)/GF)电极,探究不同水热温度对电极的催化特性的影响。通过扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱仪(XPS)对样品表面形貌、结构、晶向及元素分布进行分析。通过循环伏安(CV)曲线、线性扫描伏安(LSV)曲线、Tafel曲线和电化学阻抗谱(EIS)研究其双功能催化特性。研究发现,水热温度130℃下,NiCo_(2)O_(4)/GF电极在析氢反应(HER)中表现优异,在10 mA·cm^(-2)的电流密度下具有52.2 mV的低过电位和87.6 mV·dec^(-1)的Tafel斜率;另外,水热温度140℃下,NiCo_(2)S_(4)/GF电极在析氧反应(OER)中也展示出卓越的性能,在10 mA·cm^(-2)的电流密度下具有215 mV的较低过电位和85.2 mV·dec^(-1)的Tafel斜率。同时两种电极的稳定性都表现极佳,在5000次的CV循环中总的电荷转移电阻基本不变。结果表明,镍钴基化合物表现出更好的双功能电催化特性。

碳点修饰石墨毡电极在ZnI_2溶液中的电化学性能

通过溶剂热法在石墨毡(GF)上制备碳点(CD),将其作为电极,在碘化锌(ZnI_2)电解液中测量其电化学性能,研究其作为ZnI_2储能器件的电极对储能器件性能的影响。主要通过不同制备时间的溶剂热法制备碳点,研究不同的制备时间对碳点制备的影响。对碳点修饰的石墨毡进行快速热退火,研究退火对石墨毡电极性能的影响。通过场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线衍射仪(XRD)和喇曼光谱对电极表面进行了表征。通过循环伏安曲线(CV)、电化学阻抗谱(EIS)和计时电位法研究其电化学性能。研究结果表明,通过9 h、180℃下溶剂热法制备的CD修饰GF具有最好的电化学性能。

电化学氧化改性石墨毡电芬顿体系对三氯乙烯的降解研究

三氯乙烯(TCE)是一种常用的有机溶剂,广泛地用于各类工业行业中,因其高密度、难降解和高毒性的特点,容易在地下水中积累,对地下水环境的安全和人类的生存健康造成极大的威胁,需要进行有效处理。采用电化学氧化改性后的石墨毡(GF)作为工作电极,稳定的钛基混合金属氧化物(Ti-MMO)作为对电极,构成有效的GF改性阴极电芬顿体系,通过简单、易操作的交替电极极性,完成GF的电化学氧化改性和电解全过程,并利用改性GF阴极电芬顿体系对TCE进行电化学降解试验,推测了TCE的降解机理。试验结果表明:在改性时,电化学氧化改性GF作阳极,Ti-MMO作阴极,200 mA电流下改性30 min后,改性效果最佳;以H_(2)O_(2)产生量为对照,在100 mA电流下最佳改性GF阴极电芬顿体系可产生42.57 mg/L的H_(2)O_(2);改性GF体系电解4 h后,对3.00 mg/LTCE的去除率达89.54%;GF的傅里叶红外变换光谱(FTIR)分析结果显示,GF在改性后表面含氧官能团(OGs)数量显著增加;利用高效液相色谱分析仪测定不同反应体系中羟基自由基(·OH)的生成量显示,改性GF构成的阴极电芬顿体系中·OH的生成量显著提升3倍以上,显著强化了改性GF体系对TCE的降解效果;改性GF体系对TCE进行连续循环降解3个周期后,TCE的去除率下降至65.34%,再次极性反转后,TCE的去除率可以提升至70.68%。

基于石墨烯的碘化锌储能器件的电化学性能

采用还原性氧化石墨烯（RGO）修饰的石墨毡（GF）作为碘化锌储能器件的电极。采用改进型Hummers法制备氧化石墨烯（GO），然后使用溶剂热法将其生长于石墨毡上，形成还原性氧化石墨烯修饰的石墨毡（RGO-GF）。通过改变氧化石墨烯与乙醇的体积比，研究了不同体积比对RGO-GF电化学性能的影响。采用场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）、X射线衍射仪（xRD）和喇曼光谱对其表面及形貌进行了表征。通过循环伏安曲线（CV）、电化学阻抗谱（EIS）和计时电位法等电化学测试方法研究了其电化学性能。研究结果表明，在氧化石墨烯与乙醇体积比为5．3％时，RGO-GF拥有最好的电化学性能，在5mA／cm。的充放电电流密度下，比电容可以达到4．5F／cm2。