超级电容器用碳纤维纸基电极制备

为解决商用碳纤维纸成本高、脆性大的问题,提出了一种柔性超级电容器用碳纤维纸的批量制备方法。利用分散剂CMC-Na对短切碳纤维进行超声分散,使其在水体系中均匀分散。添加PE/PET复合纤维不仅提高了CFP的抗张强度,而且巩固了在碳纤维结构基础上形成的电极网络结构。使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和拉曼光谱对碳纤维纸基电极(CFP-X)的形貌和结构进行表征,测试了CFP-X电极的力学性能、导电性能和电化学性能。结果表明:CFP-3电极具有优异的抗张强度和柔韧性,电化学性能优异,同时成本低。这项研究为低成本、大规模生产纸质柔性超级电容器提供了有价值的见解。

堆叠碳纤维电极在膜电容去离子脱盐中的应用

为了提高电化学脱盐装置中电极总吸附容量及脱盐性能,提出一种将堆叠碳纤维作为电极,且在电极之间加入钛网提升电极片层间导电性的方法。采用控制变量法设计脱盐实验,考察进水盐质量浓度、堆叠碳纤维电极厚度、增加钛网导体对脱盐性能的影响,并从吸附热力学和动力学角度分析吸附过程。结果表明:堆叠碳纤维电极会导致脱盐效率有所下降,其每层吸附容量由9.74 mg/g下降到2.86 mg/g。但通过增加多层钛网作为导电体可以有效提升脱盐速度,当增加至3层时,装置的脱盐速度较单层提高了2.1倍。堆叠碳纤维电极可解决单层电极吸附容量有限和无法长时间处理高浓度含盐水的问题,加入钛网可有效提升多层电极的导电性,从而提升脱盐性能。所提方法可为多层电极的设计及提升电极导电性提供新思路,对于电容去离子的工程化应用具有指导意义。

MnO_(2)@ACFF中间层强化高载量硫电极性能稳定性作用

为提高碳材料对聚硫化物的吸附能力,将MnO_(2)原位化学沉积于活性碳纤维炭毡(ACFF)的碳纤维表面,得到了聚硫化物吸附强化的多孔导电材料(MnO_(2)@ACFF)。将其作为中间层设置于隔膜和硫电极之间,有效控制了高载量硫电极的聚硫离子穿梭,提高了活性物质利用率和库伦效率,降低了电极极化和电化学反应阻抗,提高了电极循环稳定性,避免了锂硫电池的突然失效。在2 mA/cm^(2)的电流密度下,载硫量为15 mg/cm^(2)的硫电极经过350次充放电循环仍保有430 mA·h/g的比容量。提高硫电极载硫量虽然使电极的循环稳定性下降,但载量为20 mg/cm^(2)和30 mg/cm^(2)的硫电极0.1 C下经过100次循环,仍分别保有736 mA·h/g和446 mA·h/g的比容量,比容量保持率为65%,而且面积比容量和面积比能量也能分别保持64%和42%,高于当前锂离子电池的面积比容量和面积比能量。

活性炭纤维电极法处理染料废水机理初探

以活性炭纤维作为新型电极材料，在１５－２５Ｖ的电解电压下对几种还原、酸性、活性、硫化等商品染料的模拟废水进行处理，色度去除率接近１００％，ＣＯＤ去除率在３０％－８０％；通过红外、紫外、荧光、ＴＯＣ等各种表征手段，初步研究了反应机理：处理过程可能主要是自由基反应的过程，同时伴随着絮凝的作用．在被电极吸附的情况下，自由基反应可以使染料分子通过偶合作用变大，从而易于被絮凝除去．

活性炭纤维吸附钯的基本特征

用原子吸收分光光度计、X射线衍射等手段，研究了粘胶基活性炭纤维（VACF）对Pd2的吸附结果表明：活性炭纤维不但能吸附较多的Pd2，而且能与Pd2发生氧化还原反应，吸附了Pd2的活性碳纤维上出现金属或颗粒。

成对ACF电极电解脱色偶氮染料苋菜红

研究了偶氮染料苋菜红在成对ACF（活性炭纤维）电极上的电解脱色和发生成对电解脱色的电流密度。在恒电流模式下，采用无隔膜电解槽，同时以活性炭纤维（ACF）为阳极和阴极，考察了不同电流密度下的脱色效果和脱色机制。结果表明：（1）0～0.2mA·cm^-2时，脱色是由于染料在ACF上的吸附，极化对吸附行为影响不大，脱色率在15％以下：（2）0.3～0．4mA·cm^-2时，阴极电位达到该染料在ACF上的还原电位（-04V），阳极电位未达到其氧化电位（0．6V），脱色是由于阴极电还原和阳极吸附，脱色率最高可达44％；（3）0.5～1．0mA．cm^-2时，发生成对电解，即阳极电氧化和阴极电还原同时使染料脱色，当染料初始浓度为250mg·L^-1，电解6h，脱色率最高可达84％。

基于纸纤维/晶须状碳纳米管/活性炭三元无金属集流体复合纸电极的柔性超级电容器

以纸纤维(PF)为基体,晶须状碳纳米管(WCNT)和活性炭(AC)为功能添加物,采用真空抽滤法制成PF/WCNT/AC三元无金属集流体复合电极。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)光谱仪、拉曼(Raman)光谱仪对其进行表征和分析,采用两电极测试体系对组装的超级电容器性能进行测试。结果表明,与涂布法所得的铝箔集流体(Al/WCNT/AC)电极相比,由PF/WCNT/AC三元复合电极组装的超级电容器比电容大幅提高,并展现出良好的充放电性能。在1mV/s的扫描速率下比电容达325F/g,几乎是Al/WCNT/AC超级电容器(108.7F/g)的3倍。PF/WCNT/AC超级电容器在0.4A/g电流密度下的比电容为95F/g,在3.2A/g电流密度下的比能量与比功率分别为36.76 Wh/kg、5.52kW/kg。

吸附条件对活性碳纤维氧化还原吸附钯的影响

研究了吸附条件对粘胶基活性碳纤维VACF氧化还原吸附Pd2+的影响结果表明Pd2+的初始浓度、固／液比、吸附液的pH值，以及吸附温度都明显影响VACF吸附Pd2+的数量.用NaOH或NaAc来调节pH值，会出现一个吸附量最大的最佳pH值；而用NH3·H2O来调节pH值，则只能发生物理吸附.

活性炭纤维电极在水处理中的应用及进展

活性炭纤维(ACF)由于其自身特性而成为良好的电极材料,介绍了ACF电极在处理水体中难降解有机物、同步强化自养反硝化及其他深度处理方面的机理和效果,同时说明了ACF电极自身改进技术的原理和应用,如掺加具有电化学催化能力的金属物质Sn及Pd等。研究表明,ACF电极电解工艺作为一种新型的高级氧化技术,可以弥补传统生物工艺的不足,是一种高效、安全的水处理技术。

恒电位下活性艳蓝KN-R在活性炭纤维电极上的脱色行为

在恒电位模式下,采用隔膜电解槽,分别以活性炭纤维(ACF)为阳极或阴极,研究了蒽醌染料活性艳蓝KN-R的脱色行为.测量了ACF的线性扫描极化曲线,进行了控电位下活性艳蓝KN-R在ACF电极上的整体电解,考察了脱色率、TOC、CODCr去除率同电极电位之间的关系.结果表明:该染料在ACF电极上的起始氧化电位和起始还原电位分别为0·5V和-0·7V,氧化峰电位为1·1V;当电位为-0·6~0·4V时,脱色源于染料在ACF上的吸附,极化对吸附行为影响不大;当电位为-1·5^-0·7V时,脱色以染料的电还原为主,反应遵循准一级动力学;当电位为0·5~1·6V时,脱色以染料的电氧化为主,反应同样遵循准一级动力学.

微柱碳纤维电极的分析应用——无汞膜电极溶出伏安法测定金属离子

本文报道了恒电位活化和清洗碳纤维电极并直接用于测定金属离子的方法。活化后的电极无需镀汞,在测定中显示了很高的灵敏度,采用示差脉冲溶出伏安法测定 Ag 和 Cu 的检测限可达0.5ng/ml。本文对电极的活化方法、重现性、分析条件进行了研究’并用活化碳纤维电极对实际水样进行了测试。

新型碳纤维电极的表面修饰技术及其应用现状

针对当前阳极材料存在的一些问题,指出碳纤维电极在湿法冶金和电化学领域具有很好的应用前景。对碳纤维电极的制备方法和碳纤维电极的表面修饰技术研究进行了概括和介绍,综述了碳纤维电极在工业领域、环保方面、医疗领域和新型储能领域的应用现状,提出目前研究中存在的问题和不足,并对碳纤维电极的研究前景做出了展望。

炭基双电层电容器的工艺研究及优化

以化学和物理性质稳定、导电性好的活性炭纤维(ACF)为电极材料,KOH溶液为电解液,研制炭基双电层电容器。研究了电解液浸渍电极时体系的真空度、KOH质量分数、电极片组成及厚度对双电层电容器性能的影响,并通过正交实验优化制备双电层电容器的工艺条件。结果显示,高真空度、高质量分数电解液有助于提高电容量。以质量分数40%KOH溶液为电解液,电极组成为ACF∶石墨∶聚四氟乙烯=1.6∶0.4∶1,单个电极片质量为0.10g的最佳工艺条件,得到的双电层电容器中活性炭纤维的比电容可达到152.81F/g。

采用环境友好电解法制备过氧化氢

以IrO2.RuO2涂层钛电极(Ir-Ru/Ti)为阳极,将其与活性炭纤维布(ACFC)阴极一起构成电解池来制备过氧化氢,分析了不同电压、pH值和空气流量时过氧化氢的生成效率,比较了Ir-Ru/Ti电极和钛电极对制备性能的影响.实验结果表明:采用Ir-Ru/Ti涂层钛电极作为阳极可以有效地促进过氧化氢的生成,且过程稳定性比采用钛电极时有所提高;在酸性及中性条件下均可以有效地生成过氧化氢;提高空气流量有利于过氧化氢的生成;电解反应的电压对过氧化氢的生成有重要的影响,电压过高或者过低的均不利于过氧化氢的生成;当溶液为中性、不外加化学试剂、空气流量为80mL/min、工作电压为20V、电解反应90min时,所生成的过氧化氢浓度达8.18×10-4mol/L.

活性炭纤维/NiO/MnO_2复合电极的结构及其电化学性能

利用溶胶凝胶法制备了活性炭纤维/NiO/MnO2新型复合电极材料。通过扫描电镜、X衍射和等温吸附方法测定复合电极的相态结构和比表面积,并采用循环伏安和恒流充放电实验测定其电化学性能。结果表明:金属氧化物是无定形非晶态结构,以微小颗粒分布在活性炭纤维表面;当Ni与Mn的物质的量比为3∶1,热处理温度为400℃,NiO/MnO2负载量为3.9%时,复合电极的比电容达到290.2 F/g,比活性炭纤维高1.3倍。

活性炭纤维材料的不同活化条件

以商品活性炭纤维为原材料,研究厚度对其吸附性能的影响,分析不同酸洗活化方法对活性炭纤维的结构和吸附性能的影响。选择HNO3、H3PO4和HF三种酸洗剂,采用五因素四水平正交试验法,对活性炭纤维的不同酸洗活化方法进行研究。结果表明,2mm厚度的活性炭纤维的微孔最发达,吸附量最大;HNO3酸洗的最佳条件为HNO3浓度3%,活化温度55℃,水浴活化时间30min;H3PO4酸洗的最佳条件为H3PO4浓度30%,浸渍比1.5∶1,煮沸时间3h;HF酸洗最佳条件为HF浓度40%,回流时间3h,活化温度60℃。

有无隔膜槽中成对电解脱色活性艳蓝性能比较

分别采用有/无隔膜电解槽,以活性炭纤维(ACF)为阳极和阴极,研究了不同电流密度下蒽醌染料活性艳蓝KN-R的电化学脱色。在染料脱除量、电耗、脱除当量等方面比较了两种电解槽的脱色性能。结果表明,1.0～1.5 mA/cm2时,两种电解槽中均发生阳极电氧化和阴极电还原同时进行的成对电解脱色,无隔膜槽脱色性能优于隔膜槽。

隔膜槽中ACF电极成对电解脱色活性艳蓝KN-R

同时以活性炭纤维（ACF）为阳极和阴极，在隔膜电解槽中研究了不同电流密度下葸醌染料活性艳蓝KN—R的电化学脱色。考察了ACF阳极和ACF阴极各自对染料的脱色性能。结果表明，当电流密度为1．0～1．5mA／cm^2时，电解槽中发生阳极电氧化和阴极电还原同时进行的成对电解脱色。在ACF电极上，活性艳蓝KN—R的电氧化脱色比电还原脱色容易进行，1．0mA／cm。时，阴阳两极室脱色率分别为69％和93％，而1．5mA／cm^2时，阳极室脱色率保持在93％，阴极室脱色率达到79％。

电容吸附去离子方法的研究

电容吸附法脱盐是一种新开发的水处理技术,作者用商品活性炭纤维制成卷式和板式电极。电极间有液体流道,组成电容吸附去离子装置。电极充电时对流出的水进行脱盐。电极吸饱离子后电极短路,排出含高浓度盐分的水。实验的工作曲线与文章报导的结果相似。由于电极电阻较大,且活性炭孔径分布不理想,所以,在能耗和电吸附量上与国外有差距,有待改进。

活性炭纤维/泡沫镍阴极的电化学工艺除藻效能

蓝藻爆发问题长期严重影响饮用水安全,为此,发展有效的技术控制和减少藻类的繁殖尤为迫切.以钛基铂电极(Pt/Ti)为阳极,活性炭纤维/泡沫镍电极(ACF/Ni)为阴极,通过考察阴极材料(ACF/Ni和不锈钢)、铁投加浓度及价态对电化学除藻的影响,探究Pt/Ti-ACF/Ni-Fe^2+电化学体系对藻类的去除效果和机制.结果表明,当Fe^2+投加浓度为0.05mmol/L、电流密度为50mA/cm^2、极板间距为1.0cm、初始pH为6.0、初始藻细胞密度为1.2×10^9~1.4×10^9个/L时,电化学处理15min,藻细胞的去除率为93%.基于对各实验中铁离子浓度、H2O2浓度及pH的分析,·OH的间接检测,ACF的红外光谱分析,藻细胞和ACF/Ni的电镜扫描以及ACF的比表面积分析,探究Pt/Ti-ACF/Ni-Fe^2+电化学体系的除藻机理.在Pt/Ti-ACF/Ni-Fe^2+电化学除藻体系中,H2O2通过电化学还原在ACF/Ni阴极表面高效产生,反应过程中产生固相铁附着于ACF表面并发生Fe(Ⅲ)还原为Fe(Ⅱ)的反应,同时产生羟基自由基,电化学除藻的主要机理是均相电Fenton和非均相电Fenton反应.