PEDOT包覆对硫碳复合材料性能的影响
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酸化处理对纳米碳纤维及其复合材料性能的影响
梅启林;袁露;王继辉;黄志雄
【期刊名称】《玻璃钢/复合材料》
【年(卷),期】2009(000)001
【摘要】本文采用浓酸(浓硫酸/浓硝酸)氧化法对纳米碳纤维进行表面处理,在水热和超声分散条件下,制备纳米碳纤维/环氧树脂复合材料.X射线光电子能谱分析表明,酸化处理在纳米碳纤维表面引入了羟基和羧基等能参与环氧树脂固化反应的官能团.流变试验结果表明,酸化处理在一定程度上提高了复合材料流体的流动性.断裂韧性测试结果和扫描电子显微镜(SEM)分析也显示了酸化处理能有效改善纤维与树脂的界面结合状况,提高复合材料的断裂韧性.
【总页数】5页(P23-27)
【作者】梅启林;袁露;王继辉;黄志雄
【作者单位】武汉理工大学材料科学与工程学院,湖北,武汉,430070;武汉理工大学材料科学与工程学院,湖北,武汉,430070;武汉理工大学材料科学与工程学院,湖北,武汉,430070;武汉理工大学材料科学与工程学院,湖北,武汉,430070
【正文语种】中文
【中图分类】TB383;TB332
【相关文献】
1.基体预处理对石墨毡上纳米碳纤维生长量的影响 [J], 李亭;李平;吴杰;余希立;戴迎春
2.气相氧化处理对纳米碳纤维载体及其负载钌催化剂性质的影响 [J], 陈宏;周静红;赵龙;隋志军;周兴贵
3.纳米碳纤维掺杂量与取向对纳米碳纤维/乙烯-醋酸乙烯酯复合材料介电性能的影响 [J], 郑丽娜;郝春成
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锂硫电池简介简介:锂离子电池(LiCoO2)是单电子脱嵌,锂硫电池是8电子氧化还原,因而有7-8倍的理论容量。
前言:锂电池目前已经广泛应用于日常生活中。
近几年新能源产业被政府大力支持,短时间内锂电领域不论是科研界还是商业圈都被闹得沸沸扬扬。
没拿到诺贝尔奖,老爷子Good Enough哭晕在厕所;三星Note7爆炸门,iphone6S冻死关机;比亚迪放弃磷酸锂铁,转投三元材料;董大妈(董明珠)下台,私人投资珠海银隆;还有最让人闹心的新能源骗保事件,2016,锂电走在风口浪尖。
锂电的简史:锂电池,简称锂电,包含金属锂电池,锂离子电池,锂硫电池,锂空电池等,多数情况下大家指的是目前商业应用的钴酸锂(LiCoO2)。
二十世纪80年代,朝日化学制品公司最早开始研发锂离子电池体系(Li-ion)[1]。
1980年,Good Enough发表了正极层状材料LiCoO2的专利。
1990年sony首先推出技术较为成熟的商业化锂离子电池[15]。
1991年,索尼引入18650电池,并在1992-2006年之间快速发展[2]。
在此之后,锂离子电池以极其惊人的发展速度,迅速取代市场上的Ni-Cd和Ni-MH电池(目前人们意识里充电电池=锂电池,大多数人甚至不知道有这两类可充电电池)。
最为直观的感受就是,换了智能手机之后,大家是每天充电,甚至充电宝不离手的状态。
当今社会更需要一种低成本,无污染,性能稳定,比容量大,能量密度高的新型锂离子电池[7-10]。
就像某手机广告里那样,充电5分钟,通话俩小时。
锂硫电池发展史:锂离子电池有30多年的历史,而锂硫电池更年轻。
1962年,Herbet和Ulam首次提出使用硫作为正极材料,以碱性高氯酸盐为电解质[24]。
早期锂硫体系作为一次电池被研究,甚至还一度商业化生产,但后来被可充电电池取代搁置。
2009年Linda F. Nazar在Nature Materials上提出关于锂硫二次可充放电池,并用CMK-3实现了1320mAh/g的高比容量。
碳包覆的原理
碳包覆是一种新的材料技术,它通过物理手段,使被包覆材料的表面或内部得到特殊性能的过程。
如石墨、碳化硅、蒙皮材料等。
它是一种新型的复合材料,具有优良的导电导热性能,抗腐蚀、耐高温,是一种理想的非金属复合制品。
在许多工业部门得到了广泛应用。
石墨是一种最稳定的碳质材料,它具有非常好的导电性,所以一般用于制造电介质;而碳(主要是石墨)又具有很好的导热性和高温稳定性,所以一般用于制造电极和导热材料。
由于石墨优异的性能和广泛的用途,目前已经被广泛应用于化学工业、冶金工业、机械工业、建筑材料、电子工业、航空航天工业等领域。
但是,石墨与金属相比却存在着许多缺点:①硬度小;②易氧化;
③不耐腐蚀;④脆性大,易发生裂纹;⑤导热系数小。
为了克服这些缺点,人们提出了多种方法进行改进。
在石墨表面包覆上一层具有良好导电性和导热性的物质称为碳包覆。
碳包覆主要有两种类型:一种是直接在石墨表面上涂敷一层有机涂层,另一种是在石墨表面上直接包覆一层有机涂层。
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免疫传感器研究进展艾民;张文艳【摘要】免疫传感器是将高灵敏的传感技术与特异性免疫反应结合起来,用以监测抗原抗体反应的生物传感器,具有快速、灵敏、选择性高、操作简便等特点,已广泛地应用在临床各个领域。
随着传感器的发展,出现了压电免疫传感器、脂质体免疫传感器、表面等离子体共振免疫传感器、光导纤维免疫传感器等新型免疫传感器。
近年来,纳米技术逐步进入电化学免疫传感器领域,并引发突破性的进展。
纳米材料因其具有独特的性质,被广泛应用于研制和发展具有超高灵敏度、超高选择性的免疫传感器。
本文就新型免疫传感器及其临床应用做一综述。
%Immunosensors,with the features of rapid,sensitive,high selectivity and simple operation,combining highly sensitive sensor technology with specific immune response,are biological sensors used to monitor the antigen-antibody reaction and are widely used in【期刊名称】《长春大学学报(社会科学版)》【年(卷),期】2011(021)006【总页数】3页(P83-85)【关键词】免疫传感器;临床;生物传感器【作者】艾民;张文艳【作者单位】长春大学特殊教育学院,长春130022;吉林省妇幼保健院,长春130061【正文语种】中文【中图分类】TP212.2自从1972年,Shons等[1]首次在石英晶体表面涂覆一层塑料薄膜以吸附蛋白质,成功制备了用于测定牛血清白蛋白抗体的压电晶体免疫传感器,从而使压电现象用于免疫测试的想法成为现实。
压电免疫传感器作为一种新型生物免疫检测系统,因其具有高特异性、高灵敏度、响应快、小型简便等特点,,得到了飞速的发展,人们已经用它对多种抗原或抗体进行快速的定量测定及反应动力学进行研究。
6I Issue6江西科技师范大学学报Journal of Jiangxi Science&Technology Normal University202012Dec.2020基于PEDOT:PSS超级电容器电极的研究进展王晔晔,丁文俊,杨家霁,陈晓,刘聪聪*(江西科技师范大学化学化工学院,江西南昌330013)摘要:作为典型的导电聚合物,聚(3,4-二氧乙撑8吩):聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS&在应用中得到了越来越广泛的关注。
它具有许多独特的性能,如较高的掺杂水平、高导电性以及快速的传质动力学。
PEDOT:PSS作为电极材料在能量转换和存储设备中有着较大的发展潜力。
本文对PEDOT:PSS作为超级电容器电极时自身所具备的优及典型合材料的电容性能了。
关键词:电极材料;PEDOT:PSS;导电性;电容性能;复合材料中图分类号:0631文献标识码:A文章编号:2096-854X(2020)06-0056-05Research Progress of PEDOT:PSS as The Electrode ofSupercapacitorsWang Yeye,Ding Wenjun,Yang Jiaji,Chen Xiao,Liu Congcong*(l.School of Chemistry and Chemical Engineering,Jiangxi Science&Technology Normal University,Nanchang330013,Jiangxi,P.R.China)Abstract:As a typical conductive polymer,poly(3,4-dioxyethylenethiophene&:polystyrene sulfonic acid(PEDOT: PSS)has received more and more attention in its applications.High doping level,high conductivity and fast mass transfer kinetics are all its characteristics.PEDOT:PSS as an electrode material has great potential for development in energy conversion and storage devices.This article summarizes the advantages of PEDOT:PSS as a supercapacitor electrode and the capacitance performance of typical composite materials.Key words:Electrode materials;PEDOT:PSS;conductivity;capacitance performance;composite—、前言近年来,便携式电子设备已经成为我们日常生活中不可或缺的一部分,因此为其提供动力的电化学储能技术将不可避免的面临更大程度的需求与优化。
无定形碳包覆石墨的作用
无定形碳包覆石墨在许多领域都有着重要的作用。
首先,无定形碳包覆石墨可以用作电池材料。
在锂离子电池中,无定形碳包覆石墨可以作为电极材料,帮助提高电池的循环寿命和能量密度。
其次,无定形碳包覆石墨还可以用于导热材料。
由于石墨具有优异的导热性能,而碳包覆可以提高其稳定性和耐久性,因此在导热材料领域有着广泛的应用前景。
此外,无定形碳包覆石墨还可以用于增强材料。
通过将石墨包覆在碳层中,可以增强其力学性能,使其在复合材料中发挥更好的作用。
另外,无定形碳包覆石墨还可以用于催化剂支撑材料、润滑材料等领域。
总的来说,无定形碳包覆石墨的作用主要体现在提高材料的性能和稳定性,扩大了石墨在各种领域的应用范围。
希望这些信息能够满足你的需求,如果你还有其他方面的问题,欢迎继续提问。
第49卷第7期2021年7月硅酸盐学报Vol. 49,No. 7July,2021 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY DOI:10.14062/j.issn.0454-5648.20210161 水系锌离子电池及关键材料研究进展戴宇航,甘志伟,阮雨杉,安琴友,麦立强(武汉理工大学,材料复合新技术国家重点实验室,武汉 430070)摘要:水系锌离子电池作为一种新型二次离子电池,因其低成本、高安全、环境友好以及高功率密度等特点,在大规模储能等领域具有广阔的应用前景。
以本课题组在水系锌离子电池领域的研究成果为基础,结合国内外同行的最新研究工作,主要从正极材料、负极材料和电解液3个方面系统性地总结了水系锌离子电池的研究进展,凝练出当前该领域电池循环寿命短等瓶颈问题并提出了“单相反应机制”等解决思路,最后对高能量密度、高安全、长寿命水系锌离子电池未来的研究和发展方向进行了展望。
关键词:水系锌离子电池;正极材料;锌金属负极;电解液中图分类号:TB321 文献标志码:A 文章编号:0454–5648(2021)07–1323–14网络出版时间:2021-06-25Research Progress of Aqueous Zinc Ion Batteries and Their Key MaterialsDAI Yuhang, GAN Zhiwei, RUAN Yushan, AN Qinyou, MAI Liqiang(State Key Laboratory of Advanced Technology For Materials Synthesis and Processing, Wuhan University of Technology,Wuhan 430070, China)Abstract:As a new type of secondary ion battery, aqueous zinc-ion batteries (AZIBs) showed a promising application prospect in the field of large-scale energy storage, due to their low cost, high safety, environmental friendliness and high-power density. In this article, the research progress of AZIBs will be summarized from three aspects, including cathode materials, anode materials and electrolytes. Furthermore, the bottlenecks such as the short cycle life of batteries in this research area will be identified, while the respective possible solutions such as “single-phase reaction mechanism” will be proposed. Finally, an outlook on future research and development directions for AZIBs with high energy density, high safety and long cycle life will be offered as a conclusion. Keywords: aqueous zinc-ion batteries; cathode materials; zinc metal anode; electrolyte随着人类社会的不断发展,能源供给的大幅度增加和环境污染的日益严重成为亟需解决的两大问题。
提高负极材料包覆效果的策略与研究下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成,希望大家下载以后,能够帮助大家解决实际的问题。
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摘要当前,发展可再生能源、推动电网智能化已成为能源领域的重要方向,作为平衡能源供给和消费的关键环节,电化学储能技术受到了广泛关注。
钠离子电池具有与锂离子电池相似的工作原理,显著的资源和成本优势促使其有望在规模储能领域实现广泛应用。
开发高性能正极材料对于钠离子电池的发展与应用至关重要。
作为一类三维开框架结构材料,普鲁士蓝类似物可以实现钠离子可逆脱嵌,具有较高的理论比容量和工作电位。
同时,资源丰富、合成简便和环境友好等优势使得其在钠离子电池中具有很好的应用前景。
本文围绕普鲁士蓝类似物中极具应用前景的Na2MnFe(CN)6(MnHCF)和Na2FeFe(CN)6(FeHCF)两类材料展开了研究,通过PEDOT导电聚合物包覆提升了MnHCF的循环和倍率特性,结合合成温度和反应液成分调控实现了富钠FeHCF的制备。
主要工作总结如下:(1)MnHCF具有组成元素资源丰富、工作电位高、富钠结构易得等显著优势。
然而,其差的电子导电性导致了严重的电化学极化问题,同时在电化学循环过程中存在相变和过渡金属溶出等问题,造成电极循环性能较差。
针对以上问题,本文通过原位聚合法成功制备了MnHCF@PEDOT复合材料,一方面抑制了循环过程中的相变和过渡金属溶出,另一方面促进了电容存储行为,实现了循环和倍率性能的显著提升。
MnHCF@PEDOT在0.1 C时比容量高达147.9 mAh g-1,在20 C大倍率条件下仍保持90.2 mAh g-1,在10 C倍率1000次循环后,容量保持率达78.2%。
甚至在-10 ℃的低温下,MnHCF@PEDOT仍可提供87.0 mAh g-1的高比容量,500次循环后仍保持82.2%。
(2)FeHCF作为钠离子电池正极材料普遍存在初始钠含量低的瓶颈问题。
本文系统研究了反应液中合成温度、NaCl浓度等对FeHCF初始钠含量、形貌、结构和循环性能的影响。
结果表明,提升合成温度有助于降低样品的缺陷含量、提升初始钠含量。
PEDOT包覆对硫碳复合材料性能的影响
作者:冯静
来源:《当代化工》2020年第03期
Effect of PEDOT Coating on the Properties
of Sulfur-Carbon;Composites
FENG Jing
(School of Science, Tianjin;University, Tianjin 300350, China)
在下一代高儲能电池系统中,锂硫电池因其理论比容量高(1;675 mA·h·g−1)、比能量高(2;600 W·h·kg-1)以及对环境友好等特点而受到广泛关注[1,2]。
但是要将锂硫电池商业化,还需要克服一些问题,主要包括硫及其放电产物(Li2S)的导电率低、循环过程中的体积膨胀和“穿梭”效应等,这些都会导致锂硫电池的容量快速衰减,限制其实际应用[3,4]。
为解决上述问题,研究者们做了大量工作。
其中着重于使用各种碳材料来提高电池的电化学性能,比如多孔碳[5]、中空碳[6]、碳纳米管[7]、层状石墨烯材料[8]等。
这些碳材料具有高导电性,孔结构可调等优势,然而,非极性材料碳材料与极性多硫化物之间的物理吸附作用很弱,抑制穿梭效应的能力较弱,所以需要探索对多硫化物具有较强吸附能力的材料,以实现稳定的电池性能。
在不断地探索中,研究者们发现导电聚合物具有一定的优势。
Li[9]等人通过模拟计算发现PEDOT中的氧、硫原子与多硫化锂中的锂原子存在较强的配位鳌合作用,因此PEDOT/S材料抑制多硫化锂溶解的能力很强。
本文利用EDOT单体的氧化聚合,将PEDOT包覆在硫碳复合材料表面,将其作为锂硫电池正极材料,研究PEDOT包覆对S/Super P性能的影响。
期望通过导电聚合物与碳材料的双重吸附,有效地抑制多硫化物的溶解从而改善材料的电化学性能。
本文采用熔融扩散法制备S/Super P复合材料。
首先以1:3的质量比将Super P和硫进行球磨混合,然后将混合物置于管式炉中,在氩气中155 ℃下加热10 h,再升温至250℃保持2 h。
降温后取出,进行研磨和过筛以备用。
采用氧化聚合法制备S/Super-P-PEDOT材料。
具体地:分别将S/Super P材料(0.2 g)和3,4-亚乙基二氧基噻吩(EDOT)单体超声分散在pH=3的盐酸溶液中;然后将分散液置于圆底烧瓶中,再将EDOT单体分散液加入上述分散体系中(EDOT质量分别为S/Super P复合材料的10%、15%和20%(wt));随后,将过硫酸铵((NH4)2S2O8)溶液逐滴滴加到上述混合物中;在60℃下搅拌6 h后,离心分离获得产物,于60℃真空干燥12 h,分别记作S/Super P-PEDOT (10%),S/Super P-PEDOT (10%),S/Super P-PEDOT (20%)。
利用X射线衍射(XRD,Bruker D8 Focus),扫描电子显微镜(SEM,Hitachi S-4800),透射电子显微镜(TEM,JEM-2100F)对样品进行了表征。
将正极材料、乙炔黑和聚偏氟乙烯(PVDF)按照8∶1∶1的质量比进行混合,加入适量的N-甲基吡咯烷二酮(NMP),研磨均匀后,将浆料涂覆在涂碳铝箔上,在真空下60℃干燥10 h制得极片。
在充满氩气的手套箱中完成CR2032扣式电池的组装,以上述极片为正极,锂片为负极,电解液为1 mol·L-1LiTFSI的DME-DOL(1∶1,v/v)溶液,内含1%(wt) LiNO3添加剂,Celgard 2300作为隔膜。
使用蓝电CT2001A电池测试系统进行恒流充放电测试,电位范围为1.7~2.8 V;使用CHI 660D型电化学工作站进行循环伏安测试(CV)(扫描速率:0.1 mV·s-1,电压范围:1.7~2.8 V)和电化学阻抗测试(EIS)(频率范围:100 kHz-10 MHz)。
本实验对各材料进行了XRD测试,如圖1所示,所有样品中均显示硫的特征峰(JCPDS,PDF#08-0247)。
对比单质硫,S/Super P的XRD图中硫的衍射峰强度明显减弱,是因为大部分硫进入到碳材料的孔隙中[10]。
经过PEDOT包覆后,硫的衍射峰强度进一步减弱,说明PEDOT包覆在S/Super P复合材料表面。
利用SEM对S/Super P复合材料和S/Super P-PEDOT复合材料的微观形貌进行了表征,如图2所示。
图2(a)中呈现出50~70 nm左右的小颗粒,没有大块的硫出现,说明硫进入到Super P 的孔隙内部。
PEDOT包覆量为10%(wt)时(图2(b)),与未包覆的S/Super P在形貌上差异不大,但是从EDS结果可知S/Super P-PEDOT (10%)样品中氧含量明显增加,其中的氧来自PEDOT。
包覆量为15%(wt)时(图2(c)), S/Super P颗粒较为紧密,说明PEDOT包覆层将S/Super P整体的结构聚拢起来。
而包覆量为20%时(图2(d)),可以明显看到S/Super P表面有一包覆层。
这样的双层包覆可以有效减少中间产物多硫化物的溶解。
如图3所示,对S/Super P-PEDOT (20%)进行TEM测试可知,包覆量为20%(wt)时PEDOT的包覆较为均匀,厚度在15 nm左右。
均匀的PEDOT包覆层使碳和硫材料可以更紧密地接触,增强整体材料的导电性,从而提高材料的电化学性能。
如图4所示为四种样品在1C下的循环性能图。
S/Super P,S/Super P-PEDOT (10%),S/Super P-;PEDOT (15%),S/Super P-PEDOT (20%)的首次放电比容量分别为922.1,966.0,1024,1018.5 mA·h·g-1,500次循环后,容量保持率依次为30.2%,37.0%,40.8%和47.0%。
其中S/Super P-PEDOT (20%)显示出最佳的循环性能。
这主要归因于PEDOT与Super P通过协同吸附作用抑制了穿梭效应。
四种样品的倍率性能如图5所示。
整体看来,样品的放电比容量均随着充放电电流密度的增加而逐渐减小。
在不同的充放电速率下,不同包覆量的S/Super P-PEDOT均具有比S/Super P更高的比容量。
其中S/Super P-PEDOT (20%)具有最好的性能,在0.1,0.2,0.5,1及2C 的电流密度下放电比容量分别为943.2,807.8,713.4,624.1,513 mA·h·g-1,当电流密度从2C 回到0.1C时,比容量为853.1 mA·h·g-1,为初始比容量的90.5%,而S/Super P 样品当电流密度回到0.1C时,比容量仅为528.2 mA·h·g-1,为初始比容量的81.9%。
以上结果表明,PEDOT 包覆后改善了硫碳复合材料的倍率性能。
这主要是由于导电聚合物PEDOT包覆后提高了整体材料的导电率,提高了电子转移的速度。
圖6为S/Super P、S/Super P-PEDOT (20%)样品的循环伏安图。
测试电压范围为1.7~2.8 V,扫描速度为0.1 mV·s-1。
对于S/Super P样品来说,在2.03,2.3 V处有两个还原峰,分别对应硫转化为高价多硫化物(Li2S n,4≤n2S2和Li2S的转化。
在2.33,2.37 V处出现两个氧化峰,对应还原反应的逆过程。
经过第1圈循环后,还原峰的峰电位右移,氧化峰的峰电位左移,出现该现象的原因为硫在Super P的孔结构中,需要克服与碳之间的物理吸附力,导致峰电位较低[11]。
对于S/Super P-PEDOT (20%)样品来说,1-3圈的还原峰的峰电位和峰电流几乎没有变化,说明可逆性较好,氧化峰逐渐右移,极化由此减小,这都表明S/Super P-PEDOT (20%)具有较稳定的电化学性能。
为了进一步研究PEDOT包覆能够改善电极性能的原因,分别测量了循环前S/Super P和S/Super P-PEDOT (20%)复合材料的电化学阻抗谱(EIS),如图7所示。
在EIS中,高频区的半圆代表电荷转移电阻,低频区的斜线对应离子扩散阻抗[12]。
S/Super P-PEDOT (20%)的电荷转移阻抗明显低于S/Super P复合材料,这是由于导电聚合物PEDOT包覆在S/Super P复合材料的表面,使硫碳更加紧密地接触,同时通过PEDOT和Super P的协同吸附作用,抑制多硫化物的溶解,从而减小电荷转移阻抗。
本文采用氧化聚合法成功将PEDOT包覆于S/Super P表面,不同PEDOT包覆量的样品均不同程度地改善了S/Super P的循环性能和倍率性能。
其中S/Super P-PEDOT (20%)具有最好的电化学性能,这主要归因于PEDOT与Super P的协同作用,PEDOT的包覆使得硫和碳材料接触的更加紧密,有利于提高材料的导电性;且PEDOT可以化学吸附多硫化物,协同碳材料的物理吸附,较好地抑制穿梭效应。
参考文献:。