碳化硅衍生碳的制备及其超级电容性能

以聚碳硅烷(PCS)为原料,通过不同温度高温热解制备碳化硅(Si C)前驱体,将得到的碳化硅前驱体在1 000℃条件下采用氯气刻蚀,成功制备了碳化硅衍生碳(Si C-CDCs)。采用X-射线衍射光谱(XRD)、拉曼光谱(Raman)、透射电子显微镜(TEM)和N2吸附-脱附法等表征方法,研究了热解温度对Si C前驱体及Si C-CDCs的物相、形貌、孔结构和分布的影响;并将制备的材料作为超级电容器的电极材料,测试了其电化学性能。结果表明:采用氯气刻蚀聚碳硅烷热解生成的Si C,可以得到具有较高比表面积和亚纳米孔(<1 nm)的Si C-CDCs;Si C-CDCs用作超级电容器的电极材料,具有较高的比电容且在不同的电流密度下均表现出良好的电容性能。

碳化硅衍生碳/球形天然石墨复合材料的制备及其结构调控

为满足储能领域对于材料兼具高能量密度和高功率密度的需求,本文旨在将具有特殊孔隙结构的碳化物衍生碳与具有高导电性和高能量存储密度的石墨化碳(球形天然石墨)相复合,制备得到一种多孔碳化硅衍生碳/球形天然石墨(Si C-CDCs@NG)复合材料.采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱、N2吸/脱附等方法对材料的组成、结构、形貌、孔结构和比表面积等进行了表征.结果表明,Si C-CDCs@NG材料具有较大的且可调节的比表面积和微孔体积,微孔孔径集中在0.5-0.7 nm范围内;通过改变NG/Si摩尔比,可以有效调控CDCs壳和NG核在复合材料中的组成分布、CDCs微孔的体积、孔径分布和比表面积.

碳化硅衍生碳/中间相沥青炭复合材料的制备及表征

通过聚碳硅烷和中间相沥青在320℃共混及不同温度热解、炭化、石墨化处理得到碳化硅/中间相沥青炭前驱体,然后采用Cl_2在1 000℃对前驱体进行刻蚀,成功制备碳化硅衍生碳/中间相沥青炭复合材料。采用偏光显微镜、X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和拉曼光谱对产物的微观形貌和结构进行了表征,利用物理吸附仪分析其比表面积和孔结构特征。结果表明,随着热处理温度的升高,聚碳硅烷热解形成的SiC的晶体尺寸变大,同时沥青炭的石墨化程度也变高;刻蚀后碳化硅衍生碳的结构以无定形碳为主,有明显的石墨化碳层分散其中,样品的比表面积随热处理温度升高而减小,微孔孔径增大。

碳化硅纳米材料及其衍生碳在超级电容器领域的应用

超级电容器由于充放电速度快、循环寿命长、成本低、环境友好等特性在众多储能器件中脱颖而出。在各类电极材料中,碳化硅(SiC)纳米材料及其衍生碳因其高稳定性、优异的导电性等优势被认为是极具应用前景的超级电容器电极材料。本文首先系统地阐述了SiC纳米材料及其衍生碳的常用制备方法;然后,详细综述了SiC纳米材料及其衍生碳在超级电容器应用中的研究进展,总结“高导电碳材料复合”、“杂原子掺杂”、“赝电容材料复合”、“多级孔结构的设计”、“化学活化”等电化学性能的提升策略;最后,对SiC纳米材料及其衍生碳在超级电容器储能领域中应用存在的挑战和机遇进行展望。

碳化硅木陶瓷衍生碳材料制备及其电容性能

以椴木木材、聚碳硅烷(PCS)、纳米碳化硅粉(粒径800 nm)为材料,采用蚀刻碳化硅木陶瓷的方法制备碳化硅木陶瓷衍生碳电极材料;应用扫描电子显微镜(SEM)观察样品的微观形貌,应用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(RM5)分析材料的物相组成,应用美国康塔Autosorb iQ物理吸附仪以氮吸附方法测量材料孔结构,应用上海辰华CHI 660E电化学工作站分析材料的电化学性能。结果表明:随蚀刻温度提高,材料物相组成由β-SiC向无定形碳转化。衍生碳材料不但完整保留了天然木材的多孔结构,还成功引入了介孔和微孔,孔径分布较为集中。当蚀刻温度为900℃时,衍生碳材料的比表面积和微孔孔容最大,分别为937.91 m^(2)/g、0.41 cm^(3)/g。在以浓度为6 mol/L的KOH为电解液的三电极体系测试中,900℃蚀刻的样品电化学性能最好,在10 mA/cm^(2)电流密度时的比电容量为1.716 mF/cm^(2),并且具有良好的伏安特性和阻抗特性。

CO2活化对聚硅氧烷裂解SiC衍生炭孔结构的影响（英文）

经聚硅氧烷裂解转化得到碳化硅粉体,然后对其进行氯化处理得到炭,再通过CO2活化处理得到具有高比表面积(1316.8~1929.0m^2·g^-1)的微孔炭(SiC-DC)材料。研究了CO2活化温度、时间对SiC衍生多孔炭结构的影响。采用氮气吸附法、X-ray衍射光谱(XRD)、扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM)等技术对SiC-DC样品微观结构随活化温度、时间演变进行表征分析。结果表明,CO2活化处理可以有效调控SiC-DC的孔结构,而对其结晶性影响很小,且活化处理后样品保持着SiC粉体或未活化SiC-DC样品的原有形态和微观结构(如石墨带)。对于已活化SiC-DC样品,比表面积(SSA)、总孔容(Vtot)及微孔孔容都随活化温度、时间增加而增加,但同时活化产率逐渐降低。相比未活化样品,SiC-DC在950℃条件下活化处理2h后,SSA和Vtot值分别增加了46.5%、86.4%,主要原因是经活化处理,微孔孔容明显增加。