多孔碳

摘要： 为了提高造纸废液的利用价值,在未加硫源和活化剂的前提下,以桉木硫酸盐废液为原料,在不同煅烧温度下制备了硫掺杂多孔碳材料,并将其应用于锂离子电池负极材料。在600°C下煅烧制备的多孔碳材料(黑液-600)初始放电比容量高达688 mAh/g,首次库伦效率53.96%,在较大的充放电电流密度下(2 A/g),仍然可以保持150 mAh/g左右的充放电比容量,1 A/g的电流密度下循环1000次比容量保持率为68%,展现了良好的循环和倍率性能。通过X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、元素分析、比表面积及孔径分布、X射线光电子能谱仪(XPS)等表征,结果显示黑液-600具有较大层间距(0.392 nm),2.94%的硫掺杂,含有丰富的缺陷、孔结构且具有190.8 m2/g的比表面积,这种多孔结构和元素掺杂使得碳材料具有优异的电化学活性和稳定性。

摘要： 采用自水解预处理和纤维素酶水解双重温和活化的方法制备杨木基多孔碳,并将其用作超级电容器的电极材料,探讨了自水解预处理辅助纤维素酶水解对杨木基多孔碳电化学性能的影响。结果表明,单纯利用纤维素酶水解只能使杨木基多孔碳在纹孔内产生少量孔隙,限制了酶水解对其电化学性能的提高作用;采用自水解预处理辅助纤维素酶水解处理,当纤维素酶与杨木质量比为0.05∶1时,得到的杨木基多孔碳制备的电极材料在0.1 A/g电流密度下,质量比电容达149.70 F/g;在2 A/g的高电流密度下,循环5000次后的电容保持率仍高达94.0%。

摘要： 生物质多孔碳材料作为绿色环保的新能源材料,是近年来研究的热点。通过探讨不同工艺条件(烧结温度、活化剂以及原料与活化剂质量比)下制备的莴笋叶多孔碳材料(简写为LLs-温度-比例-活化剂)的储锂性能,优化了工艺条件。结果显示,每种材料均可见两个宽且弱的XRD衍射峰,分别在2θ=22°~26°和2θ≈43°,对应晶面(002)和(101),表明材料为有一定石墨化程度的无定形碳。另外,LLs-800-4R-K的首次放电比容量为674.5 mAh/g,循环200周次后的比容量为209.6 mAh/g,能量密度为146.8 Wh/kg,具有良好的循环性能和较高的比容量。从而得到最优工艺条件:烧结温度800°C、活化剂KOH、原料与活化剂质量比1∶4。

摘要： 电催化还原CO_(2)由于具有温和的反应条件、反应产物组成可调、环境友好等优点,是CO_(2)转化技术中最有前景的方法之一,然而目前发展的电催化CO_(2)还原技术仍未达到工业化盈利所需的技术经济指标。因此,通过简单的两电子转移,将CO_(2)-H_(2)O电还原为合成气通常被认为是电化学还原CO_(2)过程中较有前景的实现盈利的途径之一,因此研究能够精确调控合成气比例的非贵金属电催化剂至关重要。在本文中,我们提出了通过三元纳米复合材料的分子工程学设计的进行了高活性、可实现特定比例合成气制备的双功能电催化剂的合成策略。将三聚氰胺、三苯基膦(TPP)和乙酸镍研磨并溶解在乙醇中,通过旋蒸得到三元纳米复合材料,在850°C下热解2 h得到催化剂。该方法简单、易操作并且易于放大。该系列双功能电催化剂的比表面积和孔体积均随着三苯基膦量的增加而增加,且分级孔结构有利于提供活性位以及促进物质传输。此外,拉曼图谱表明材料的缺陷度由于前驱体中三苯基膦的增加而增加。另外,X射线光电子能谱验证了析氢反应活性位点Ni-P和CO_(2)电催化活性为位点Ni-N的存在。因此,该系列电催化剂的性能具有较大的调控空间,可从CO产物主导调控至H_(2)产物主导。电化学性能通过在CO_(2)饱和0.5 mol·L^(-1) KHCO_(3)溶液中进行线性扫描伏安法以及恒电位电解进行评价。结果表明催化剂的活性受材料表面P/Ni-N_(x)比例的影响。最高的CO法拉第效率为91%,由不含磷化镍的纯Ni-N-C材料在−0.8 V(相对于可逆氢电极(RHE))电位下实现。在−0.7至−1.1 V(vs RHE)电位区间内,合成气流中CO/H_(2)的摩尔比可从2:5调整至10:1,并能与磷化镍和镍-氮-炭组分的摩尔比关联。此外,我们还对优化的催化剂在−0.7 V电位下的稳定性进行了测试,合成气摩尔比例在8 h内保持在1.2–1.3,说明材料具有良好的稳定性。本工作将温室气体CO_(2)和H_(2)O转化成比例可调的合成气,为双功能电催化剂的工程设计提供了新的方向。

摘要： 为了提高材料对水体中放射性碘离子的吸附性能,以双金属Cu-Zn ZIFs为前驱体,煅烧制备金属铜掺杂多孔碳(Cu-Zn@C)复合材料,利用SEM、XRD等方法对材料进行表征。结果表明:Cu的引入不会破坏ZIF-8的结构,经高温碳化后,材料的形貌无明显变化;Cu的引入有利于提高多孔碳材料对碘离子的吸附性能;酸性条件有利于Cu-Zn@C对碘离子的吸附,在pH=3时,吸附容量达到230 mg/g;在大量干扰离子存在时Cu-Zn@C仍能对碘离子具有较高的吸附容量。

摘要： 多孔碳材料因其稳定性高、成本低、孔隙率可调控等优点成为了吸附剂领域的研究热点。多孔碳的孔结构的排列主要取决于其制备方式,因此找到一个制备过程绿色无污染且原材料成本低的制备方式是十分重要的。本文中主要总结了各种盐模板制备多孔碳材料的方法的优点并列举了目前人们使用盐模板制备多孔碳材料的案例。

摘要： 以煤沥青衍生的多孔碳作为正极材料组装了高性能锌离子混合电容器。该碳正极材料的多级孔结构有利于电解液快速扩散,同时丰富的氮氧元素掺杂为锂离子和锌离子的化学吸脱附提供了反应位点,进而贡献了额外的赝电容容量。更重要的是,通过添加硫酸锂优化电解液,改善了锌电极沉积和溶解过程的可逆性和稳定性,并加快了反应过程中的离子扩散速度,从而提升了器件的倍率性能和循环稳定性。

摘要： 本工作基于工业炼油产品沥青,开发了一种无金属、氮和硫共掺杂多孔碳纳米片(NSPC)的合成方法。获得的多孔碳纳米片具有高比表面积(339 m^(2)·g^(-1))和优异的固硫能力。同时,高含量氮、硫共掺杂可以有效增强碳材料的导电性,同时促进多硫化物的高效催化转化。通过熔融法固硫后,制备得到的NSPC/S电极具有较高的比容量和优异的循环稳定性(在0.6C电流密度下,200次循环后容量为762 mAh·g^(-1)),实现了高含量氮和硫共掺杂的二维多孔碳材料的快速批量生产并用于高性能锂硫电池正极材料。

摘要： 以生物质百香果皮为碳前体,选择了 H_(3)PO_(4)、KOH 和 ZnCl_(2)为活化致孔剂制备了几种多孔碳。研究结果表明,不同试剂活化得到的多孔碳具有不同的孔结构和比表面积。N_(2)吸附脱附数据表明,用 H_(3)PO_(4)、KOH和 ZnCl_(2)活化分别得到介孔、微孔和微介孔等不同孔结构的多孔碳,推测的致孔机理表明,热处理过程中活化剂与前体发生不同的作用机制,从而导致样品产生不同孔结构。该研究提供了一种简单易行的可控制备生物质多孔碳的方法,同时也为生物质废弃物的再利用提供了技术路线。

摘要： 以废弃烟叶为碳源、碳酸钾为活化剂一步法制得烟草基多孔碳。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、N_(2)吸附-脱附分析(BET)和拉曼光谱(Raman)等手段对多孔材料进行表征。结果表明,材料表面含有醚基、羧基等杂原子基团,具有丰富的孔道结构,比表面积高达2058 m^(2)/g。三电极体系中的电化学性能结果表明,当碳酸钾与废弃烟叶质量比为3∶1时具有最佳储电性能,其在1 A/g电流下比容量可达337 F/g;10 A/g时循环充放电2000次,材料的容量保持率为97.3%,具有良好的倍率性能和循环稳定性。

摘要： 氢氧化钾活化制备多孔炭是一种非常有效的制备多孔碳的方法,但是其反应过程很难控制,所用碳源不同,往往得到的多孔碳品质相差很大.基于此,使用电化学聚合的含硫量较高的聚苯并噻吩为碳源,使用KOH刻蚀制备多孔碳.所制得的多孔碳比表面积高达2875m2·g-1,而且刻蚀之后,其硫元素含量大幅降低,验证了我们的猜想.将制备的多孔碳应用在锂离子电池的负极材料中,在0.1A·g-1的电流密度下,循环180圈后,其比容量仍然可以保持1175mAh/g.本论文为制备活性碳,在碳源选择方面提供了指导性意见,以制备拥有超高比表面积的多孔碳.

摘要： 氮掺杂的多孔碳材料具有发达的微孔结构和较高的氮含量,在超级电容器的应用方面具有独特的优势.以MgO为模板,柠檬酸钾为前驱体,在氨气氮气混合气氛下煅烧得到氮掺杂的具有多层孔道结构的碳材料NFC.通过对比直接煅烧柠檬酸钾得到的多孔碳PC,NFC的电化学性能明显提高.

摘要： 随着人们生活水平的提高和各种高能器件的涌现,对于电池性能的要求不断提高,传统的锂离子电池已经难以满足现代设备之要求,开发新型高能电池成为必然.锂硫电池具有高达1675mAh·g-1的理论比容量和2600Wh·kg-1的能量密度,且所用主要材料储量丰富、环境友好,是新型二次电池最具潜力的候选者之一.本工作报道了一种具有分级孔道结构、高比表面积的氮掺多孔碳材料新颖合成策略.通过六次甲基四胺引入到金属有机框架化合物,制备得到金属有机凝胶,碳化酸洗后获得整体碳气凝胶材料,其基本结构单元为一维多孔碳棒,氮元素掺杂量高达6.4wt％.将制备的材料作为锂硫电池正极材料,表现出优良的电化学性能.载硫量74％的复合物在1C的电流密度下充放电,可以稳定循环500次,单次衰减率只有0.083％.在5C的高电流密度下,比容量仍可达349mAh·g-1.一维棒状分级多孔碳的纳米结构有利于电子及锂离子的快速传导,且掺杂的氮原子对于多硫化物具有强的锚定作用.

摘要： 汽车水泵机械密封因其恶劣的使用条件而引入多孔碳—碳化硅复合材料,并将其作为摩擦副的动静环.详细论述了多孔碳—碳化硅复合材料的制备工艺,得出多孔剂的引入与适宜的烧成制度是制备工艺的关键的结论;还对水封对多孔碳—碳化硅材料的要求与使用效果作了阐述,并展望了水封技术今后的发展方向.汽车水封引入球形多孔碳-碳化硅复合材料是汽车水封材料的重大突破，不但能够很好的满足汽车水封的需要，还能使用在条件复杂、恶劣的环境中。自2009年开发成功以来，已生产近千万套水封销往市场，大大降低了故障率，用户反馈良好。碳化硅中引入碳石墨及球形微孔，不仅使碳化硅能储存润滑剂，自身带有自润滑性能；再依靠碳化硅本身的硬度及耐腐蚀性，提高了水封抵抗杂质的能力。

摘要： 本文通过三步法合成多孔碳包覆四氧化三铁(Fe3O4@C)纳米粒子.首先,以无水硫酸钠和无水氯化铁为原料通过水热法制备α-Fe2O3纳米粒子.然后,以葡萄糖为碳源,α-Fe2O3纳米粒子为铁源在不同的时间t下水热法合成α-Fe2O3@C纳米粒子.最后,在氮气气氛下,将α-Fe2O3@C纳米粒子在973K退火30min.产物通过X-射线衍射、比表面积分析、热失重、场发射电子显微镜以及振动磁强计(VSM)等方法进行结构与磁性分析.结果显示当t为6h时,多孔Fe3O4@C纳米粒子具有最高的比表面积(172.09m2/g),呈类球状,粒径大约为90nm,其中碳层厚度为7.5nm.VSM表明多孔Fe3O4@C纳米粒子具有明显的磁性且磁饱和强度为49.53emu/g.多孔Fe3O4@C纳米粒子在303K时对甲基蓝的吸附实验表明多孔Fe3O4@C纳米粒子存在快速的吸附速率,在30min内达到吸附平衡,最大吸附量达到41.55mg/g.

摘要： 氮掺杂多孔碳在超级电容器、锂电池等应用领域显现出出色的电化学性能。选用一种具有含氮基团的沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)即JUC-160为模板,进行原位热解炭化,得到了一系列多孔碳.采用扫描电镜、低温氮气吸附和拉曼光谱对产物进行表征,考察不同的炭化温度下的产物的形貌、组分、石墨化程度、比表面积和孔分布.发现所有产物皆含有不定性碳和石墨化碳,且随着温度的提升,获得的产物的比表面也逐渐增大.元素分析表明900°C及以上得到了氮掺杂多孔碳,其中在1000°C时,得到的氮掺杂多孔碳比表面最大,孔径也最大.

摘要： 将竹基多孔碳(PCM)与二乙基次膦酸铝(AlPi)添加于环氧树脂(EP),研究了PCM协同AlPi阻燃EP复合材料的作用及机理.极限氧指数(LOI)、UL94垂直燃烧及锥形量热仪研究表明,3wt.％的PCM与4.4wt.％的AlPi复合可使EP复合材料的LOI由EP的24.6％提高到42.6％,UL94测试通过V-0级,热释放速率峰值降低60.7％,PCM协同AlPi阻燃EP的效果显著.推测协同作用机理为PCM催化AlPi释放二乙基次膦酸,增强了气相捕捉自由基的作用;同时,PCM与AlPi复合,提高了凝聚相炭层的耐热氧化能力.

摘要： 本文利用鱼鳞的有机物作为碳源及天然模板,制备出以鱼鳞和脲醛树脂为原料的多孔碳材料作为超级电容器电极材料,对所制备的多孔碳材料的电化学性能进行测试.

摘要： 本文采用自然界广泛存在的坡缕石作为硬模板，制备具有特殊结构的新型多孔碳材料，再将吡咯单体聚合在多孔碳上形成导电聚吡咯/多孔碳复合材料。结合碳材料所具有的稳定性和导电聚合物具有的较大的比电容的特点，制备出了具有较大比电容且具有较好循环稳定性的新型复合材料应用于超级电容器。

摘要： 生物质资源在自然界具有广泛的分布,天然木质组织结构使得植物类前驱体制备的多孔炭具有优异的性能,同时以天然原材料制备多孔炭具有来源丰富,成本低廉的优点,在资源利用的同时还能减少废弃生物质燃烧带来的温室效应和环境污染.多孔炭拥有超高的比表面积、发达的孔隙结构和良好的导电性,在锂电池和超级电容器领域都有广泛的应用.以油棕壳和椰壳为原材料,制备出高比表面多孔炭,并将其应用在锂硫电池和超级电容器上。通过制备工艺的改进,得到高比表面积活性炭3512m2·g-1,孔容2.11cm3·g-1,组装为二电极水系超级电容器进行电化学测试,1A·g-1电流密度下比容量达到269.9F·g-1,当电流达到100A·g-1时,容量仍保持在172.7F·g-1,具备很好的大电流充放电性能。

摘要： 本发明提供一种多孔质碳材料、多孔质碳材料前体、多孔质碳材料前体的制造方法以及多孔质碳材料的制造方法，所述多孔质碳材料具有：具有连续多孔结构的部分、不具有连续多孔结构的部分，并且材料中心部的孔尺寸以及基质尺寸均匀，从而与其它原材料的复合容易，能够在能够应用于各种用途的各种用途中展开，本发明的多孔质碳材料具有：具有连续多孔结构的部分，以及实质上不具有连续多孔结构的部分，所述具有连续多孔结构的部分的结构周期为0.002μm～1μm。

摘要： 本发明提供可以用作界面粘接性优异的结构材料的具有在拉伸轴上取向的连续多孔结构的碳材料及其制造方法。通过多孔质碳材料解决了上述课题，所述多孔质碳材料的特征在于：至少一部分具有连续多孔结构，通过小角X射线散射或X射线CT法测得的连续多孔结构的取向度为1.10以上。

摘要： 本发明提供可以用作界面粘接性优异的结构材料的具有在拉伸轴上取向的连续多孔结构的碳材料及其制造方法。通过多孔质碳材料解决了上述课题，所述多孔质碳材料的特征在于：至少一部分具有连续多孔结构，通过小角X射线散射或X射线CT法测得的连续多孔结构的取向度为1.10以上。

摘要： 本发明提供一种多孔质碳材料、多孔质碳材料前体、多孔质碳材料前体的制造方法以及多孔质碳材料的制造方法，所述多孔质碳材料具有：具有连续多孔结构的部分、不具有连续多孔结构的部分，并且材料中心部的孔尺寸以及基质尺寸均匀，从而与其它原材料的复合容易，能够在能够应用于各种用途的各种用途中展开，本发明的多孔质碳材料具有：具有连续多孔结构的部分，以及实质上不具有连续多孔结构的部分，所述具有连续多孔结构的部分的结构周期为0.002μm～1μm。

摘要： 本发明公开了一种制备多孔碳材料和其制备方法以及使用该多孔碳材料制备的用于超级电容器的多孔碳基电极材料，以三聚氰胺和甲醛为碳源，植酸为催化剂和交联剂，通过自组装聚合形成高度交联的聚合物；所得产物在惰性气氛中煅烧，然后将聚合物的碳化产物与KOH活化剂混合后，在惰性气体保护下升温活化，冷却后研磨，水洗至溶液为中性，干燥后得高比表面积多孔碳材料。多孔碳基电极材料是将多孔碳材料与导电剂、粘结剂进行结合而制成。本发明合成工艺操作简单、原料低廉、制备的多孔碳材料具有2186～2732m2/g的高比表面积；其用于超级电容器电极材料，具有较高的比电容和较稳定的循环使用寿命。

摘要： 本发明涉及一种粒子状多孔碳材料，具有连续多孔结构，满足下述条件A～C：A.形成连续多孔结构的分支部的纵横比为3以上；B.分支部经由接合部以3以上的集合数(N)集合；C.分支部的集合数(N)与接合部的数量(n)之比(N)为1.2以上。

摘要： 本发明解决了以下问题：提供了一种具有高微孔体积并且可以自立的多孔碳结构；其制造方法；使用该多孔碳结构的正极材料；以及使用该多孔碳结构的电池(特别是空气电池)。本发明是一种多孔碳结构，该多孔碳结构用于空气电池的正极并且具有空隙和通过掺入碳形成的骨架，该多孔碳结构满足所有以下条件(a)至(d)。(a)t‑曲线外部比表面积在300m2/g至1,600m2/g的范围内；(b)直径为1nm至200nm的微孔的总体积在1.2cm3/g至7.0cm3/g的范围内；(c)直径为1nm至1000nm的微孔的总体积在2.3cm3/g至10.0cm3/g的范围内；以及(d)总孔隙率在80％至99％的范围内。

摘要： 本发明公开了一种制备多孔碳材料和其制备方法以及使用该多孔碳材料制备的用于超级电容器的多孔碳基电极材料，以三聚氰胺和甲醛为碳源，植酸为催化剂和交联剂，通过自组装聚合形成高度交联的聚合物；所得产物在惰性气氛中煅烧，然后将聚合物的碳化产物与KOH活化剂混合后，在惰性气体保护下升温活化，冷却后研磨，水洗至溶液为中性，干燥后得高比表面积多孔碳材料。多孔碳基电极材料是将多孔碳材料与导电剂、粘结剂进行结合而制成。本发明合成工艺操作简单、原料低廉、制备的多孔碳材料具有2186～2732m2/g的高比表面积；其用于超级电容器电极材料，具有较高的比电容和较稳定的循环使用寿命。

摘要： 提供导电性、导热性、耐压性、对于拉伸和/或压缩的强度优异的粒子状多孔碳材料。一种粒子状多孔碳材料，具有连续多孔结构，满足下述条件A～C：A.形成连续多孔结构的分支部的纵横比为3以上；B.分支部经由接合部以3以上的集合数(N)集合；C.分支部的集合数(N)与接合部的数量(n)之比(N)为1.2以上。

摘要： 本发明涉及碳纳米纤维，更具体而言，本发明涉及一种制备具有高比表面积的含有金属氧化物的多孔碳纳米纤维的方法，所述方法通过使用能够制备纳米级纤维的电纺丝法来改变碳纤维制备过程中的纺丝溶液的组成来进行，并且本发明涉及通过该方法制备的含有金属氧化物的多孔碳纳米纤维，还涉及包含它的碳纳米纤维产品。