Li2CO3-Na2CO3熔盐中多孔碳材料的制备及电化学性能研究

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhongxuw
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
多孔碳材料因为在比表面积、孔体积、导电性和导热性等方面的优势,在水的净化、气体分离、双电层电容器、锂离子电池、燃料电池、气体储存和吸附剂等领域都得到了广泛的应用。本文采用熔盐电解法和熔盐氧化法制备多孔碳材料,并测试了其电化学性能。
  通过对比查阅的理论沉积电位和实验验证分析了Li2CO3-Na2CO3作为电解质的可行性。在600℃下,通过循环伏安法、方波伏安法和计时电位法探究钨丝为工作电极的阴极上CO32-还原为碳的过程。通过不同扫速的循环伏安法和方波伏安法探究CO32-在熔盐体系的扩散系数并通过转移电子数验证了CO32-还原成碳。选用循环伏安法和方波伏安法探究镍丝为工作电极上的电化学行为,选用不同的电位区间证明了镍电极上更多的还原峰归因于碳的生成。并研究了电解电位对碳微观形貌和电流效率的影响。
  首先采用Li2CO3-Na2CO3熔盐体系,镍片作为工作电极,在550、600、650和700℃下恒电流电解获得蜂窝状、片状和纳米线状沉积物。EDS分析表明该沉积物由元素C和O组成,XRD谱图表明该产物为无定形碳。在550℃下合成了比表面积更高,热稳定性更好,形貌更规则的多孔碳材料。其次选用利用后的废旧离子交换树脂(含C、H、O、S)作为碳源在熔盐中充分氧化,在550℃下恒电流电解制备得到多孔碳材料。其微观形貌呈蜂窝状和纳米片堆叠状结构,相较于没引入碳源的形貌变化不大。Raman分析相较于没引入碳源的石墨化程度减小。通过HRTEM晶格图像发现,除无定形的碳结构外,还存在有序石墨层。EDS元素图谱发现除C和O元素,还有少量S元素存在,表面孔隙率得出其孔径分布仍以中孔为主。对两种制备条件下的碳材料进行电化学性能测试,发现电解温度对碳材料电容性能有重要影响,550℃下制备的碳材料具有更大的放电比容量和更优良的电化学性能,在0.5A?g-1电流密度下,比电容值最大是212F?g-1。引入阳离子树脂作为碳源电解制备的碳材料在0.5A?g-1的电流密度下的比电容值为231F?g-1。
  采用熔盐氧化法,选用阳离子交换树脂和(Na,Li)2CO3以1:2的质量比混合均匀,在550℃保持0.5、1、2h后制备得到多孔碳材料。通过XRD分析产物均是无定形碳,Raman光谱分析得出随反应时间增加,材料石墨化程度增大。孔隙率分析得出存在很多微孔,相较于主要分布在中孔的电解法,有更高的比表面积。通过SEM和EDS测试分析了材料的微观形貌和微区化学组成。热重测试分析了不同反应时间制备的材料热稳定性。循环伏安、恒电流充放电、交流阻抗法探究了其电容性能,反应2h后制备的碳材料在0.5A?g-1的电流密度下的比电容为260F?g-1,熔盐氧化法制备的碳材料有较高的比表面积和较多的硫元素可提供赝电容。
其他文献
伴随着我国能源结构的调整,核能作为被广泛应用的清洁能源备受关注。我国陆地铀资源相对比较匮乏,寻找一种长期可用的铀资源成为必须解决的问题。海水中含有40亿吨铀,足够未来核能使用,但是海水环境面临着低浓度、高盐度、多竞争离子等一系列问题。目前,吸附法是应用最为广泛的海水提铀技术,设计一种高吸附容量、高选择性的吸附剂具有重要意义。本论文通过交联法,界面聚合,缩合反应制备了MIL-53-S、MIL-53/PANI和MIL-53-PA66三种铀吸附材料,实现对溶液中的铀的有效提取与富集。
  为了提高MIL-
现如今,化石能源被过度消耗,在使用过程中对环境产生很大的危害。而氢能作为资源丰富、绿色环保的清洁能源,成为了替代化石能源的优选新能源之一。固态储氢材料因为其安全、高效、高密度等优点而被广泛应用,并成为储氢技术研究的热点之一。本文主要通过熔盐电解法,选择性合成了Mg2Ni和LaNi5储氢合金。采用不同的电化学方法,如循环伏安法、方波伏安法、开路计时电位法等研究了Mo电极上Mg(Ⅱ)和La(Ⅲ)的电化学行为,以及与Ni(Ⅱ)形成Mg-Ni和La-Ni合金的共电沉积电位。对电解制备的合金的组成及微观形貌进行了表
微生物燃料电池(MFC)作为一种清洁能源技术,具有同步降解废水并产电的独特优势,因此得到了研究者们的广泛关注。MFC阳极作为微生物附着繁殖的场所,是影响MFC产电性能和降解废水效率的关键因素。本论文主要研究了聚吡咯复合材料的制备及其作为MFC阳极时电池的产电和对偶氮染料的脱色性能。
  以碳刷(CB)为基体,制备了聚吡咯/石墨烯气凝胶复合电极(PPy/GA/CB),SEM测试表明该材料具有高度有序的三维大孔结构,可以为微生物附着提供大量空间。将其作为MFC阳极时,电池最大功率密度达到了2.07W/m
石墨烯具有高横纵比、不渗透性和良好的力学性能等优势,可以作为填料增强涂层的阻隔性能。而具有完美六元环体系的纯石墨烯很难在涂层中分散,团聚的大块石墨烯无法发挥良好的阻隔性能。氧化石墨烯是石墨烯的衍生物,大大提高了石墨烯的分散性,但由于其表面具有丰富的含氧官能团,具有较强亲水性,作为填料与涂层复合时,界面处易形成亲水通道加快涂层的水渗透过程。如何既提高石墨烯分散性又能保持其高阻隔性成为了石墨烯防腐填料开发的研究重点。
  本论文首先以氧化石墨烯作为前驱体,与对苯二硼酸(DBA)单体进行了两步溶剂热反应,
吴娱:我们总是希望没有病痛,没有痛苦,我们希望瞬间拥有数以千倍的知识,而不必经历漫长艰难的学习过程……于是,我们幻想未来,幻想“新人类”。我们进入小说《打补丁》却发现新的世界,新的人类似乎并不如想象的好,当我们失去病痛和艰难的学习过程,我们仿佛同时失去了情感,看上去获得了更多的选择,实际却变得更加没有选择,就像走进《美丽新世界》。为什么我们总会把未来世界想象得更趋于机械化,更趋于冰冷,是否我们已经
期刊
当监督别人成为一门职业  “滴滴滴,我来了。”  “起床了吗?”  “你在学习了吗?”  早上7点,李银纱被闹钟叫醒,等待她的,还有排成一列的数十个闹钟,它们每隔半小时甚至5分钟就会提醒她,该给客户发消息了。打开微信,李银纱把拟好的文案一条条输入,然后分别发送给对应的客户。  这是一项叫早的监督服务,直到李银纱收到客户的文字回复和洗漱照片,一次叫早服务才算完成。如果有人没有及时回复,李银纱会先拨微
期刊
泵站出水塔是一种塔式出水结构,主要作用是连接渡槽和上游泵站压力管道,具有纵向刚度大、整体稳定性强等结构特点,导致其能够长时间稳定工作,且服役年限长,因而在大型的电力提灌工程中应用广泛。尽管其整体稳定性强,但在地震灾害发生的情况下,也可能发生局部构件损伤,从而影响出水塔结构的正常运行,甚至出现整体破坏,引发经济、民生等灾难性问题。此外,我国早期的抗震设计标准具有其时限性,在该标准下修建的泵站出水塔结
刘擎华东师范大学紫江特聘教授,政治学系博士生导师,主要研究领域为西方思想史、政治哲学、世界政治与当代政治思潮。著作包括《声东击西》《悬而未决的时刻》《中国有多特殊》《纷争的年代》等,新书《刘擎西方现代思想讲义》目前正在发售。  Yi:YiMagazine  L:劉擎01  Yi:年轻人的口头禅里有一个“我emo了”“我颓了”,或者“躺平”,一方面这只是随口说说,当作情绪的缓释,但其实没有可能彻底躺
期刊
快步走上咖啡厅的台阶,棕红边框的透明门两边是拼贴的彩色玻璃窗,十二月的风夹杂着冷雨,让人不由自主缩着脖子,头顶是浓雾一般的云,灰色而黏稠,几乎将整片天空遮蔽起来,好不容易看到可以吃饭的地方,我推开门径直走了进去。  店里只有我一个客人,不过暖气开得挺足,温暖瞬间包围着身体,全身的细胞仿佛都被熨帖了一遍,随便找了个靠窗的位置坐下,我搓着被冻僵的手,叫来服务员点单。  为了应聘一家传媒公司的记者岗位,
期刊
光催化还原被认为是高效、友好地去除硝酸盐氮最有应用前景的技术之一。铌酸锂(LiNbO3)作为一种非线性光学材料,已被证明对硝酸盐氮的具有良好的光催化还原作用。这是由于它具有以下几个特点:(1)扭曲的钙钛矿结构赋予它独特的物理性能;(2)其足够负的导带电位会带来具有很强还原性的光生电子;(3)由于自发极化的特性,电子-空穴对不容易重新结合。鉴于这些特点,它是用于高效光催化还原水中硝酸盐氮的合适的光催化剂。然而,LiNbO3仍然具有较高的氧化电位、较宽的带隙、偏向紫外区域的光吸收边缘和较少的光生电子以还原硝酸