高性能超级电容器用氧化钌/氮掺杂多孔碳复合材料的研究

采用快速、简便的两步合成法,将RuO2纳米粒子均匀地负载在氮掺杂多孔碳(NPCs)上,形成RuO2/NPCs复合材料。首先以壳聚糖为前驱体,SiO2纳米颗粒为硬模板,制备出比表面积高、呈三维多孔结构的氮掺杂多孔碳材料;在此基础上,将RuO2纳米粒子通过溶胶-凝胶法均匀负载到NPCs碳骨架的表面和孔隙中,得到RuO2/NPCs-800复合材料。研究结果表明,RuO2均匀负载在NPCs的碳骨架上,有效地提高了复合材料的导电性;同时,电化学性能测试显示,RuO2对复合材料的电化学性能有显著提高,当电流密度为0.5 A/g时,RuO2/NPCs-800复合材料的比电容高达411.5 F/g,相当于同等条件下NPCs(123.9 F/g)的3.3倍;同时显示较好的循环稳定性,在5 A/g电流密度下,5000次循环后,只有6.3%比电容降低。

相容剂增容聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚乳酸共混物的制备及结晶性能与热性能

分别通过扫描电镜(SEM)、差式扫描量热分析(DSC)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)、核磁共振及红外光谱等研究相容剂种类、含量及聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)/聚乳酸(PLA)配比对PET/PLA共混物的断面形貌、结晶形态及热性能等的影响。SEM和DSC结果表明,相容剂乳酸/丁二醇共聚物(PLLA-g-BDO)及用量对PET/PLA共混物的界面相容影响较大。与未加相容剂比,相容剂使界面从清晰过渡到模糊,界面处未见明显团聚颗粒;相容剂用量为8%时,DSC曲线上仅出现1个熔融峰。DSC和XRD表明,相容剂的引入降低了共混物的结晶度,冷结晶和热结晶过程中分别结晶,结晶的温度范围较宽,热结晶的结晶度大于冷结晶。冷结晶时,柔性链的PLA先结晶,PET后结晶;热结晶时,结晶温度较大组分PET先结晶,PLA后结晶。TG分析表明PET/PLA配比是材料热稳定性的必要条件。

ZIF-8基三维分级多孔碳材料及其超级电容器的应用

沸石咪唑酯骨架结构材料(ZIFs)具有孔径可调、高比表面积、优异化学稳定性和丰富的氮元素等优点,是制备多孔碳材料理想的前驱体。本文以自制ZIF-8为前驱体,经氮气气氛下950℃高温炭化制备三维分级多孔碳材料(3D-HPCs),显示出良好的电化学特性。该碳材料包含大量的微孔(<2 nm),以及部分中孔(2～4 nm),由于微孔、中孔和氮掺杂的协同作用,该三维分级多孔碳材料具有较高的电容特性和较低的离子扩散阻力。当电流密度为1 A/g时,3D-HPCs电极的比电容为187 F/g,当电流密度增至20 A/g,比电容保持率高达74%,展现出较高的比电容和良好倍率性能。循环寿命测试显示,在50 mV/s经5000次循环比电容无明显衰减,显示较好循环稳定性。