CN115285989A - 一种煤沥青基高电容炭及其制备方法 - Google Patents
一种煤沥青基高电容炭及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115285989A CN115285989A CN202111544345.XA CN202111544345A CN115285989A CN 115285989 A CN115285989 A CN 115285989A CN 202111544345 A CN202111544345 A CN 202111544345A CN 115285989 A CN115285989 A CN 115285989A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- acs
- based high
- capacitance
- coal tar
- pitch
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 49
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 47
- 239000011294 coal tar pitch Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 44
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 31
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims abstract description 31
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- 239000010431 corundum Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 claims abstract description 29
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims abstract description 15
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 239000011300 coal pitch Substances 0.000 claims description 14
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 14
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 13
- 239000011295 pitch Substances 0.000 claims description 3
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 abstract description 14
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 abstract description 11
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 abstract description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 10
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 abstract description 9
- 238000007599 discharging Methods 0.000 abstract description 4
- 238000007600 charging Methods 0.000 abstract description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 18
- 238000002484 cyclic voltammetry Methods 0.000 description 16
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 13
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 12
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 10
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 9
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 7
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 5
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 5
- 238000003775 Density Functional Theory Methods 0.000 description 4
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 4
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 4
- 238000001237 Raman spectrum Methods 0.000 description 3
- 238000004833 X-ray photoelectron spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 3
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 3
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 3
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 238000000026 X-ray photoelectron spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000002159 adsorption--desorption isotherm Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 2
- 239000011280 coal tar Substances 0.000 description 2
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 2
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 238000002173 high-resolution transmission electron microscopy Methods 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000000696 nitrogen adsorption--desorption isotherm Methods 0.000 description 2
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 2
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 2
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 2
- 150000001204 N-oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000007605 air drying Methods 0.000 description 1
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000010000 carbonizing Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010277 constant-current charging Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000004807 desolvation Methods 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 238000003411 electrode reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000005087 graphitization Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 238000001566 impedance spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 239000003077 lignite Substances 0.000 description 1
- 239000012982 microporous membrane Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 1
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 238000002336 sorption--desorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000004627 transmission electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/30—Active carbon
- C01B32/312—Preparation
- C01B32/342—Preparation characterised by non-gaseous activating agents
- C01B32/348—Metallic compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/30—Active carbon
- C01B32/312—Preparation
- C01B32/318—Preparation characterised by the starting materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/24—Electrodes characterised by structural features of the materials making up or comprised in the electrodes, e.g. form, surface area or porosity; characterised by the structural features of powders or particles used therefor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/26—Electrodes characterised by their structure, e.g. multi-layered, porosity or surface features
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
- H01G11/32—Carbon-based
- H01G11/34—Carbon-based characterised by carbonisation or activation of carbon
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
- H01G11/32—Carbon-based
- H01G11/44—Raw materials therefor, e.g. resins or coal
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/84—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof
- H01G11/86—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof specially adapted for electrodes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
本发明提供了一种煤沥青基高电容炭及其制备方法，该制备方法包括以下步骤：称取沥青，然后加入KOH、尿素，研磨混合，将混合物置于刚玉坩埚中，然后将刚玉坩埚放入管式炉加热区域，在通入氮气及高温的条件下进行活化处理，然后自然冷区至室温，用盐酸浸泡并磁力搅拌后，用去离子水反复洗涤，干燥。本发明获得的煤沥青基高电容炭SSA最高可达1914.06m2g‑1，以微孔为主，O的含量为7.16％，N的含量为1.32％。由本发明获得煤沥青基高电容炭制备的电极材料在0.5A g‑1时的质量比电容可提升至532F/g，在电流密度为20A g‑1时，电容保持率高达72.5％，且在充放电10000次后电容保持率为95.24％，库伦效率为100％。
Description
技术领域
本发明涉及活性炭的制备技术领域，具体而言，涉及一种煤沥青基高电容炭及其制备方法。
背景技术
由于化石资源的过度使用而引起的能源短缺和环境污染问题越来越受到人们的关注。煤沥青是煤焦油经过蒸馏之后的重质残余物，占其质量的55％以上。目前对于煤沥青的利用存在过程粗放、产品附加值低和环境污染等诸多问题。因此，亟需开发高效利用煤沥青的绿色应用途径。煤沥青具有碳含量高、灰分低、来源稳定和良好的热塑性等优点，适用于制备活性炭材料(ACs)。
结合以上问题，以煤沥青为前驱体直接合成用于超级电容器(SCs)的碳材料，不仅可以解决日益严峻的能源短缺问题，还有效地开发了煤沥青基高附加值产品的应用途径。Pengzhen Wang等以沥青为碳源，采用模板法制备了分层ACs，在电流密度1A g-1的情况下，比电容为235.5F g-1。相似地，Yan Wu等以胜利褐煤为原料，经水热炭化预处理，KOH活化后得到一系列多孔炭，在电流密度为0.4A g-1时，比电容为295F g-1。然而，由于前驱体杂原子含量过低，制备得到的ACs中O、N含量过低，导致直接合成的ACs电极材料电化学性能较差，限制了其在SCs上的应用。
发明内容
为解决上述缺陷，本发明提供了一种煤沥青基高电容炭及其制备方法，本发明采用一步碳化的方法制备了煤沥青基高电容炭，通过控制活化温度及碱碳比，确定掺杂尿素的最佳条件，再改变尿素的引入量调节其孔隙性质及杂原子的掺杂量。
第一方面，本发明提供一种煤沥青基高电容炭的制备方法，其包括以下步骤：称取沥青，然后加入KOH、尿素，研磨混合，将混合物置于刚玉坩埚中，然后将刚玉坩埚放入管式炉加热区域，在通入氮气及高温的条件下进行活化处理，然后自然冷区至室温，用盐酸浸泡并磁力搅拌后，用去离子水反复洗涤至中性，然后干燥。
优选地，所述KOH和所述沥青的质量比3-5。
优选地，所述沥青和所述尿素的质量比为2-4。
优选地，所述高温为600-800℃。
优选地，所述氮气流量为70-90ml/min。
优选地，所述磁力搅拌的时间为20-36h。
优选地，所述干燥的温度为100-110℃，所述干燥的时间为10-14h。
第二方面，本发明提供一种由上述所述的制备方法获得的煤沥青基高电容炭。
综上所述，本发明提供一种煤沥青基高电容炭及其制备方法，本发明的有益效果是：
本发明以沥青为碳源，尿素为氮掺杂剂，采用一步碳化的方法制备了煤沥青基高电容炭(NA-ACs)，通过控制活化温度及碱碳比，确定掺杂尿素的最佳条件，再进一步改变尿素的引入量调节其孔隙性质及杂原子的掺杂量。
本发明在未掺杂尿素时，活化温度为700℃，碱碳比为4:1时，比电容(C)最大，在0.5Ag-1的电流密度下显示出309.7A g-1的比电容。当N被成功掺杂后，对煤沥青基高电容炭(ACs)的结构、表面特性和电化学性能产生协同效应，SSA最高可达1914.06m2 g-1，以微孔为主，O的含量为7.16％，N的含量为1.32％。电极材料在0.5A g-1时的质量比电容可提升至532F/g，是未掺杂试样的172％，在电流密度为20A g-1时，电容保持率高达72.5％，且在充放电10000次后电容保持率为95.24％，库伦效率为100％。此外，在双电极测试系统中，其功率密度为500.01W kg-1，能量密度可达42.01W h kg-1，并在10000次循环后电容保持率仍为96.68％。与传统的先掺氮后碳化工艺相比，本工作极大的降低了能量损耗。
附图说明
图1显示为不同活化温度及碱碳比制备A-ACs的吸脱附及孔径分布曲线；图1(a)显示为3A-ACs-700，4A-ACs-700和5A-ACs-700的N2吸附-脱附等温线；图1(b)显示为3A-ACs-700，4A-ACs-700和5A-ACs-700孔径分布曲线；图1(c)显示为4A-ACs-600，4A-ACs-700和4A-ACs-800的N2吸附-脱附等温线；图1(d)显示为4A-ACs-600，4A-ACs-700和4A-ACs-800的孔径分布曲线。
图2(a)显示为4A-ACs-700和NA-ACs的N2吸附-脱附等温线；图2(b)显示为DFT计算的孔径分布图。
图3(a)显示为N2A-ACs-700的SEM图；图3(b)显示为N3A-ACs-700的SEM图；图3(c)显示为N4A-ACs-700的SEM图；图3(d,g)显示为N2A-ACs-700的TEM图；图3(e,h)显示为N3A-ACs-700的TEM图；图3(f,i)显示为N4A-ACs-700的TEM图；图3(g-l)显示为N3A-ACs-700中C，O，N元素映射图像。
图4显示为(a)N3A-ACs-600,(b)N3A-ACs-700,(c)N3A-ACs-800的SEM图。
图5(a)显示为不同质量尿素掺杂样品的XRD图谱；图5(b)显示为不同质量尿素掺杂样品的拉曼光谱。
图6(a)显示为不同质量尿素掺杂样品的XPS光谱；图6(b，c，d)显示为N2A-ACs、N3A-ACs和N4A-ACs的N1s光谱。
图7(a)N2A-ACs,(b)N3A-ACs和(c)N4A-ACs的C1s的拟合峰；(d)N2A-ACs-700,(e)N3A-ACs-700和(f)N4A-ACs-700的O1s的拟合峰。
图8显示为4A-ACs-700和N3A-ACs进行接触角测试示意图。
图9显示为NA-ACs化学结构示意图。
图10(a)在扫描速率为20mv s-1条件下4A-ACs-T和N3A-ACs-T的CV曲线,图10(b)显示为在0.5A g-1电流密度下N3A-ACs-T GCD曲线；图10(c)显示为在扫描速率为20mv s-1条件下4A-ACs-700和N3A-ACs-700的CV曲线；图10(d)显示为0.5A g-1电流密度下4A-ACs-700和N3A-ACs-700的GCD曲线。
图11(a)显示为不同质量尿素掺杂样品CV曲线；图11(b)显示为不同尿素掺杂量NA-ACs电极在0.5A g-1电流密度下的GCD图；图11(c)显示为N3A-ACs-700在不同扫描速率下的CV曲线；图11(d)显示为N3A-ACs-700在不同电流密度下GCD图；图11(e)显示为不同质量尿素掺杂样品在不同电流密度的比电容；图11(f)显示为不同质量尿素掺杂样品的EIS图；图11(g)显示为N3A-ACs-700在20Ag-1电流密度下的循环性能和库仑效率。
图12(a，b)显示为不同质量比氮掺杂试样的CV和GCD曲线；图12(c,d)显示为N3A-ACs-700在不同扫描速率和电流密度下的CV和GCD曲线；图12(e)显示为N3A-ACs-700在20Ag-1电流密度下的循环稳定性和库伦效率；图12(f)是N3A-ACs-700的能量密度与功率密度关系图。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
实施例1
称取3g沥青，加入12g KOH，研磨混合，将混合物置于刚玉坩埚中，然后将刚玉坩埚放入管式炉加热区域，在氮气的流量为80ml/min的环境下，选用600℃进行活化处理，然后自然冷区至室温，用盐酸浸泡并磁力搅拌24h后，用去离子水反复洗涤至中性，然后在105℃温度条件下干燥12h，获得4A-ACs-600煤沥青基高电容炭。
实施例2
称取3g沥青，加入12g KOH，研磨混合，将混合物置于刚玉坩埚中，然后将刚玉坩埚放入管式炉加热区域，在氮气的流量为80ml/min的环境下，选用700℃进行活化处理，然后自然冷区至室温，用盐酸浸泡并磁力搅拌24h后，用去离子水反复洗涤至中性，然后在105℃温度条件下干燥12h，获得4A-ACs-700活性炭。
实施例3
称取3g沥青，加入12g KOH，研磨混合，将混合物置于刚玉坩埚中，然后将刚玉坩埚放入管式炉加热区域，在氮气的流量为80ml/min的环境下，选用800℃进行活化处理，然后自然冷区至室温，用盐酸浸泡并磁力搅拌24h后，用去离子水反复洗涤至中性，然后在105℃温度条件下干燥12h，获4A-ACs-800煤沥青基高电容炭。
实施例4
称取3g沥青，加入9g KOH，研磨混合，将混合物置于刚玉坩埚中，然后将刚玉坩埚放入管式炉加热区域，在氮气的流量为80ml/min的环境下，选用600℃进行活化处理，然后自然冷区至室温，用盐酸浸泡并磁力搅拌24h后，用去离子水反复洗涤至中性，然后在105℃温度条件下干燥12h，获得3A-ACs-600煤沥青基高电容炭。
实施例5
称取3g沥青，加入9g KOH，研磨混合，将混合物置于刚玉坩埚中，然后将刚玉坩埚放入管式炉加热区域，在氮气的流量为80ml/min的环境下，选用700℃进行活化处理，然后自然冷区至室温，用盐酸浸泡并磁力搅拌24h后，用去离子水反复洗涤至中性，然后在105℃温度条件下干燥12h，获得3A-ACs-700煤沥青基高电容炭。
实施例6
称取3g沥青，加入9g KOH，研磨混合，将混合物置于刚玉坩埚中，然后将刚玉坩埚放入管式炉加热区域，在氮气的流量为80ml/min的环境下，选用800℃进行活化处理，然后自然冷区至室温，用盐酸浸泡并磁力搅拌24h后，用去离子水反复洗涤至中性，然后在105℃温度条件下干燥12h，获得3A-ACs-800煤沥青基高电容炭。
实施例7
称取3g沥青，加入15g KOH，研磨混合，将混合物置于刚玉坩埚中，然后将刚玉坩埚放入管式炉加热区域，在氮气的流量为80ml/min的环境下，选用600℃进行活化处理，然后自然冷区至室温，用盐酸浸泡并磁力搅拌24h后，用去离子水反复洗涤至中性，然后在105℃温度条件下干燥12h，获得5A-ACs-600煤沥青基高电容炭。
实施例8
称取3g沥青，加入15g KOH，研磨混合，将混合物置于刚玉坩埚中，然后将刚玉坩埚放入管式炉加热区域，在氮气的流量为80ml/min的环境下，选用700℃进行活化处理，然后自然冷区至室温，用盐酸浸泡并磁力搅拌24h后，用去离子水反复洗涤至中性，然后在105℃温度条件下干燥12h，获得5A-ACs-700煤沥青基高电容炭。
实施例9
称取3g沥青，加入15g KOH，研磨混合，将混合物置于刚玉坩埚中，然后将刚玉坩埚放入管式炉加热区域，在氮气的流量为80ml/min的环境下，选用800℃进行活化处理，然后自然冷区至室温，用盐酸浸泡并磁力搅拌24h后，用去离子水反复洗涤至中性，然后在105℃温度条件下干燥12h，获得3A-ACs-800煤沥青基高电容炭。
实施例10
称取3g沥青，加入12g KOH和1.5g尿素，研磨混合，将混合物置于刚玉坩埚中，然后将刚玉坩埚放入管式炉加热区域，在氮气的流量为80ml/min的环境下，选用700℃进行活化处理，然后自然冷区至室温，用盐酸浸泡并磁力搅拌24h后，用去离子水反复洗涤至中性，然后在105℃温度条件下干燥12h，获得煤沥青基高电容炭(N2A-ACs-700)。
实施例11
称取3g沥青，加入12g KOH和1g尿素，研磨混合，将混合物置于刚玉坩埚中，然后将刚玉坩埚放入管式炉加热区域，在氮气的流量为80ml/min的环境下，选用700℃进行活化处理，然后自然冷区至室温，用盐酸浸泡并磁力搅拌24h后，用去离子水反复洗涤至中性，然后在100℃温度条件下干燥12h，获得煤沥青基高电容炭(N3A-ACs-700)。
实施例12
称取3g沥青，然后加入12g KOH和0.75g尿素，研磨混合，将混合物置于刚玉坩埚中，然后将刚玉坩埚放入管式炉加热区域，在氮气的流量为80ml/min的环境下，选用700℃进行活化处理，然后自然冷区至室温，用盐酸浸泡并磁力搅拌24h后，用去离子水反复洗涤至中性，然后在100-110℃温度条件下干燥10-14h，获得煤沥青基高电容炭(N4A-ACs-700)。
1测试方法
1.1结构性能测试
在77K下，通过N2吸附(Micromeritics ASAP 2460)对NYA-ACs-T的孔结构进行了表征。采用Brunauer-Emmett-Teller(BET)和密度泛函理论(DFT)方法分别测定了SSA和孔径分布。采用扫描电子显微镜(SEM,sigma300)对NYA-ACs-T在10kv加速电压下的微观结构和表面形态进行了研究。采用透射电镜和高分辨透射电镜(TEM and HRTEM,Talos F200X G2,superX)确定了NYA-ACs-T的内部结构。采用X射线衍射仪(XRD,Bruker D8 Advance)对样品进行了物相表征。使用HORIBA Scientific LabRAM HR Evolution型激光共焦拉曼光谱仪记录400～4000cm-1范围内的拉曼光谱。使用X射线光电子能谱(XPS,Thermo Scientific K-Alpha)以检测NYA-ACs-T中元素的含量和分布。采用JC2000C1型接触角测量仪对样品进行接触角测试。
1.2电化学性能测试
将1-2mg XA-ACs-T或NYA-ACs-T、聚四氟乙烯(PTFE)和乙炔黑以8:1:1的质量比在10ml乙醇溶液中混合，得到工作电极浆。将浆液涂于1*1cm2的预处理后的泡沫镍上，在80℃鼓风干燥箱中干燥24h。测试前先将电极材料在6M KOH中浸泡12h，以便电解液离子更好地扩散到电极材料中。在6M KOH水溶液中，以Pt为对电极，Hg/HgO为参比电极，在电位窗口为0～-1V的条件下采用电化学工作站(CHI660E)对碳材料进行循环伏安(CV)和恒流充放电(GCD测试，在0.01～10,0000Hz的频率范围内进行电化学阻抗谱(EIS)分析。在蓝电系统中测试了其循环稳定性(CT3002A)。
2测试结果
2.1实施例1-9获得煤沥青基高电容炭是在不进行尿素掺杂的情况下，控制活化温度及碱碳比制备A-ACs。通过对比不同条件下A-ACs的比电容确定一个最佳策略，进行尿素掺杂。图1是不同活化温度及碱碳比制备A-ACs的吸脱附及孔径分布曲线。表1是不同条件下的A-ACs的SSA参数和电流密度为0.5Ag-1时的比电容。从表中可以看出碱碳比为4:1，碳化温度为700℃时，样品比电容最大。因此，实验在4A-ACs-700的制备条件下进行不同质量的尿素掺杂，以期制备出高电化学性能的NA-ACs。
表1不同条件下的A-ACs的结构参数和电流密度为0.5Ag-1时的比电容
2.2煤沥青基高电容炭的结构性能测试结果
尿素在NA-ACs合成中尤其重要，它具有以下优点：(1)尿素含氮量高，润湿性好。(2)沥青中的羧基(-COO)和羟基(-OH)与尿素中的氨基(-NH2)之间形成强烈的氢键。由表2可知，N2A-ACs-700、N3A-ACs-700和N4A-ACs-700的SSA分别为1221.92、1914.06和1286.49m2-1
g-1。
表2 N2A-ACs-700、N3A-ACs-700和N4A-ACs-700的结构参数
图2a是4A-ACs-700和NA-ACs的N2吸附-脱附等温线。NA-ACs表现出Ⅰ/Ⅳ型等温线，说明材料存在较多吸附势较强的微孔与N2有较强作用力。随着相对压力的增加，材料对N2的吸附量保持恒定，在相对压力为0.5-1时NA-ACs存在明显的回滞环，表明样品中还存在有少量介孔，证明了尿素氨化有扩孔效果。
如图2b是DFT计算的孔径分布图，如图所示4A-ACs-700和NA-ACs的孔径均分布在1-5nm内，值得注意的是，当孔径为1-3nm时，4A-ACs-700的孔量均匀的大于NA-ACs的孔量，但孔径在4nm左右时，NA-ACs的孔量远远大于4A-ACs-700的孔量。猜测是尿素的氨化作用将A-ACs部分孔径在1-3nm的孔扩大至4nm左右。中孔的存在可以增加离子扩散通道，减少扩散阻力，并提高对微孔的利用，从而有利于ACs的电化学性能。再者，N3A-ACs-700拥有的小尺寸微孔较多，微小的孔可以由于溶液的去溶剂化作用使比电容异常增加。
如图3a,b,c所示，样品的表面存在大量的均匀分布的大孔，表明KOH和尿素在活化过程中具有协同作用，使多孔网络更加规则和相互连通。TEM图像进一步表明NA-ACs还具有大量的微孔和少量的中孔，而其粗糙、不均匀的表面，是高温KOH活化导致的非晶态ACs的典型特征(图3d,e,f)。图4显示为N3A-ACs-600、N3A-ACs-700、N3A-ACs-800的SEM图。N3A-ACs-700的大孔相对于N3A-ACs-600在孔径上没有太大变化，但其孔量有明显提升，这是由于低温不能提供足量的参与反应的含碳小分子及含钾化合物。当温度增加至800℃，样品的孔结构明显丰富立体，这是由于762℃以上，金属钾参与反应造成的扩孔及增孔引起的。但伴随孔量及孔径的增加的同时，也造成了三维ACs骨架的坍塌，不利于电解质溶液储存和运输导致其电化学性能下降。此外，元素映射图像(图3j-l)显示了N3A-ACs-700中C、O和N的均匀分布。
图5(a)是不同质量尿素掺杂样品的XRD图谱，在23°和43°均出现了分别归属于石墨(002)和(100)的衍射峰。样品在23°和43°的特征峰普遍宽弱，表明样品的石墨化程度较低，无定形碳含量居多，结晶度低，N3A-ACs-700尤为明显。此外，N3A-ACs-700的(002)峰从23°移动到20°，表明其层间距离略有增加。所有样品在低角度时，均存在比较高的衍射峰，表明样品中存在大量微孔，低角度衍射峰的强度为N3A-ACs-700＞N4A-ACs-700＞N2A-ACs-700，这与表1结果一致。样品NYA-ACs-700的拉曼光谱如图5(b)所示，D峰(1350cm-1)代表材料晶格的缺陷,G峰(1590cm-1)代表SP2杂化C的面内伸缩振动。通常用ID/IG比表示碳材料的晶格缺陷程度，其比值越大意味着材料晶格缺陷越多。通过计算得出样品的ID/IG比值大小为N3A-ACs-700(1.01)＞N4A-ACs-700(0.98)＞N2A-ACs-700(0.94)，进一步说明了当碳氮比为3:1时，样品的缺陷最大。结果证明这种缺陷与样品的总SSA成正比，这与XRD结果一致。
如图6(a)所示，所有样品的XPS光谱在532.5eV处显示一个主要的O1s峰，在284.4eV处显示一个主要的C1s峰，在399.9eV处显示一个弱的N1s峰。对NA-ACs材料中的C、N、O元素进行分峰拟合以确定其具体的官能团存在形式和所占的比例，具体结果如图6(b)、(c)、(d)所示。图6(b)、(c)、(d)中呈现了N2A-ACs、N3A-ACs和N4A-ACs的N1s光谱，即吡啶-N、吡咯-N、石墨-N和N-氧化物，其结合能分别位于398、400、401和402.5eV附近。吡啶-N和吡咯-N的存在可以显著改善所获得的NA-ACs作为电极材料的电容性能，而石墨-N可以极大地增强了电极材料的导电性。表3所示，在所有样品中，吡啶-N和吡咯-N在N的种类中的总比例超过60％，这有利于通过法拉第反应提高赝电容。大量的N元素掺杂不仅可以增加电极材料的润湿性，而且可以调节电子给体的行为，这有利于增强电化学性能。其中吡啶-N和吡咯-N的总量大小顺序为N3A-ACs>N4A-ACs>N2A-ACs，说明N3A-ACs的尿素用量为理论最佳比例，具体应用由电化学性能进一步佐证。
图7显示N2A-ACs、N3A-ACs和N4A-ACs的C1s和O1s的拟合峰。由图可知三个试样的C1s光谱可以拟合四个峰，分别位于289.1、286.4、285和284eV附近，对应的官能团为C＝O、C-O、C-N和C＝C。其O1s光谱主要包括三个峰：531、532.5和533.9eV附近，分别属于C-O-C或COOH、C-O和C＝O官能团。上述官能团可以参与可逆的Faradaic反应，增强电极的润湿性。另外，位于NA-ACs表面的含氧官能团也可以通过提供大量的反应位点来贡献额外的赝电容。由表S2可以看出，N2A-ACs、N3A-ACs和N4A-ACs中C＝C官能健的相对含量分别为55.02％、48.17％和48.29％。
表3 N2A-ACs-700,N3A-ACs-700和N4A-ACs-700的XPS结果
为了进一步说明N-掺杂有利于提高NA-ACs作为电极材料表面的润湿性，对4A-ACs-700和N3A-ACs进行接触角测试，将样品粉末压片后，进行电解质溶液浸透时间测试。结果如图8所示，N原子的引入极大地增加了样品的亲水性，其接触角几近于零，这就意味着电解质离子在材料表面及内部的扩散速率会得到有力提升，进而影响试样的电化学性能。图9直观的显示了在引入尿素后，N/O基团在NA-ACs上的分布情况。
2.2电化学性能测试结果
为了研究NA-ACs作为SCs电极材料的电化学性能，首先以6M KOH为电解液，在三电极体系中进行了各种电化学表征。图11a是NA-ACs电极在扫描速率为20mv s-1下的循环伏安曲线。所有CV曲线的矩形特性表明NA-ACs具有理想的双电层电容行为。此外，所有样品的CV曲线上都能清晰地观察到-0.8～-0.3V的氧化还原过程，这应归因于N和O官能团的氧化还原反应。图10c是4A-ACs和N3A-ACs-700的CV曲线，从图中可以看出4A-ACs电极没有明显的氧化还原峰，相对来说N3A-ACs-700电极的氧化还原峰较为明显，侧面佐证了N3A-ACs-700的赝电容来自于尿素掺杂引入的杂原子。此外，图11a中N3A-ACs-700电极的CV曲线面积最大，表明N3A-ACs-700电极的电容最高。同理，从图10a不同温度下NA-ACs电极的CV曲线，也可以得出相同结论。图11b是不同尿素掺杂量NA-ACs电极在0.5Ag-1电流密度下的GCD图，图中样品的GCD曲线形状均略微偏离等腰三角形，进一步说明样品的储能是由双电层和赝电容行为共同控制，而且图中曲线均没有明显的IR值，说明这三种电极材料的内部阻值较小。结合图10b可以看出N3A-ACs-700具有最长的放电时间，说明其具有最大比电容。图10d是4A-ACs和N3A-ACs-700的GCD曲线，计算出N3A-ACs-700在0.5A g-1时的质量比电容为532F g-1，是4A-ACs比电容(309.7F g-1)的172％。其比电容之所以得到如此大的提升，可能有以下几点原因：(1)从图9可以看出，相对于N3A-ACs-700材料，样品4A-ACs-700的亲水性极差，导致电解质离子在其表面扩散过程中阻力较大，不利于电极材料对电解质离子的储存和运输。(2)杂原子的引入为电解质离子提供了更多可以附着的位点，N、O官能团的氧化还原反应提供了额外的赝电容。(3)虽然4A-ACs-700具有最高的SSA，但研究表明比电容与SSA不呈线性关系。而且掺氮形成的分级多孔结构使NA-ACs电极具有短而高效的电子和离子运输路径，从而保证了高电容和速率性能；(4)适当的孔径分布不仅保证了更多与电解质离子尺寸相匹配的微孔贡献电容，而且还提供了一定的介孔，促进电解质离子的快速运输，从而提高了比电容。总而言之，通过掺杂尿素引入杂原子可以大大的提高A-ACs的比电容。图11d显示了NA-ACs电极的比电容对对电流密度的依赖关系。为了证明N3A-ACs-700电极的实际应用价值，在不同电流密度下对N3A-ACs-700电极材料进行GCD(图11d)测试和不同扫描速率下的CV(图11c)测试。由于传输电阻的增加，比电容随着电流密度的增加而下降。在电流密度为20A g-1，N3A-ACs-700的电容保持率为72.5％，当电流密度为100A g-1时，仍具有46.9％的高电容保持率(图11e)，说明它具有出色的倍率性能。高电容保持率可能归因于高SSA为储存电解质离子提供了丰富的微孔。然而前者的容量保持率略低于后者，是由于N掺杂提高了材料表面的润湿性并降低了电解质离子的传输阻力。
为探究不同尿素掺入量制备的NA-ACs的电化学动力学过程，对其进行了EIS测试，图11f为NYA-ACs-700在10-2-105Hz频率范围，电压为10mV的交流阻抗谱图。利用非线性薛定谔方程对交流阻抗数据拟合了等效电路图。高频区域的半圆直径为电荷转移电阻(Rct)，与电极反应动力学有关；曲线与X轴的截距为本征电阻(Rc)。在图中的高频区域观察到了圆弧跨度较小的半圆，这表明Rct值较低，其中N3A-ACs-700的Rct值最低，说明其拥有最低的电荷转移电阻，有利于电解质离子可以快速储存并释放到电极表面。样品在低频区的斜率也有类似变化趋势，表明电极和电解液之间传质速率加快，这是因为N/O共掺杂的分层孔结构增强了电极表面的可润湿性并促进了电荷转移。图11g显示了N3A-ACs-700电极具有良好的循环稳定性和库伦效率，在20A g-1下充放电10000次，其电容保持率高达95.24％，库伦效率为100％。
2.3为了进一步研究NA-PC的电化学性能，在6M KOH中组装了硬币型对称器件。测试了不同比例氮掺杂试样的CV和GCD曲线(图12a,b)，及N3A-ACs-700在不同扫描速率和电流密度下的CV和GCD曲线(图12c,d)。其具体的电化学行为分析过程与三电极体系类似，在0.5A g-1电流密度下比电容为302.5F g-1。图12e显示了N3A-ACs-700对称电容器具有良好的循环稳定性和库伦效率，同样在20A g-1下充放电10000次，其电容保持率为96.7％，库伦效率为100％。图12f是N3A-ACs-700的能量密度与功率密度关系图。当N3A-ACs-700的能量密度为42W h kg-1，功率密度可达500W kg-1，即使在功率密度为10000W kg-1时，能量密度仍有26.9W h kg-1。
以上仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种煤沥青基高电容炭的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
称取沥青，然后加入KOH、尿素，研磨混合，将混合物置于刚玉坩埚中，然后将刚玉坩埚放入管式炉加热区域，在通入氮气及高温的条件下进行活化处理，然后自然冷区至室温，用盐酸浸泡并磁力搅拌后，用去离子水反复洗涤至中性，然后干燥。
2.根据权利要求1所述的煤沥青基高电容炭的制备方法，其特征在于，所述KOH和所述沥青的质量比3-5。
3.根据权利要求1所述的煤沥青基高电容炭的制备方法，其特征在于，所述沥青和所述尿素的质量比为2-4。
4.根据权利要求1所述的煤沥青基高电容炭的制备方法，其特征在于，所述高温为600-800℃。
5.根据权利要求1所述的煤沥青基高电容炭的制备方法，其特征在于，所述氮气流量为70-90ml/min。
6.根据权利要求1所述的煤沥青基高电容炭的制备方法，其特征在于，所述磁力搅拌的时间为20-36h。
7.根据权利要求1所述的煤沥青基高电容炭的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为100-110℃，所述干燥的时间为10-14h。
8.一种由权利要求1-7任一所述的制备方法获得的煤沥青基高电容炭。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111544345.XA CN115285989A (zh) | 2021-12-16 | 2021-12-16 | 一种煤沥青基高电容炭及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111544345.XA CN115285989A (zh) | 2021-12-16 | 2021-12-16 | 一种煤沥青基高电容炭及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115285989A true CN115285989A (zh) | 2022-11-04 |
Family
ID=83819012
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111544345.XA Pending CN115285989A (zh) | 2021-12-16 | 2021-12-16 | 一种煤沥青基高电容炭及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115285989A (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105185963A (zh) * | 2015-09-08 | 2015-12-23 | 湖北工程学院 | 一种高性能富氮型碳复合电极材料及其制备方法 |
| KR101858011B1 (ko) * | 2017-08-30 | 2018-05-15 | 한국세라믹기술원 | 질소 도핑 활성탄의 제조방법 |
| CN110627064A (zh) * | 2018-06-22 | 2019-12-31 | 中南大学 | 一种以植物沥青为原料制备氮掺杂活性炭材料的方法 |
| CN110697705A (zh) * | 2019-10-18 | 2020-01-17 | 中国铝业股份有限公司 | 一种具有多级孔结构沥青基活性炭的快速制备方法 |
| CN111463017A (zh) * | 2020-03-20 | 2020-07-28 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | 超级电容器用沥青烯基多孔炭纳米片及其制备方法 |
| CN112142051A (zh) * | 2020-08-24 | 2020-12-29 | 吉林大学 | 一种化学覆盖法去除电容炭表面活性官能团的方法 |
| CN113603078A (zh) * | 2021-09-16 | 2021-11-05 | 山东能源集团有限公司 | 一种多孔碳、其制备方法及其应用 |
-
2021
- 2021-12-16 CN CN202111544345.XA patent/CN115285989A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105185963A (zh) * | 2015-09-08 | 2015-12-23 | 湖北工程学院 | 一种高性能富氮型碳复合电极材料及其制备方法 |
| KR101858011B1 (ko) * | 2017-08-30 | 2018-05-15 | 한국세라믹기술원 | 질소 도핑 활성탄의 제조방법 |
| CN110627064A (zh) * | 2018-06-22 | 2019-12-31 | 中南大学 | 一种以植物沥青为原料制备氮掺杂活性炭材料的方法 |
| CN110697705A (zh) * | 2019-10-18 | 2020-01-17 | 中国铝业股份有限公司 | 一种具有多级孔结构沥青基活性炭的快速制备方法 |
| CN111463017A (zh) * | 2020-03-20 | 2020-07-28 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | 超级电容器用沥青烯基多孔炭纳米片及其制备方法 |
| CN112142051A (zh) * | 2020-08-24 | 2020-12-29 | 吉林大学 | 一种化学覆盖法去除电容炭表面活性官能团的方法 |
| CN113603078A (zh) * | 2021-09-16 | 2021-11-05 | 山东能源集团有限公司 | 一种多孔碳、其制备方法及其应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Miao et al. | ZIF-8/ZIF-67-derived 3D amorphous carbon-encapsulated CoS/NCNTs supported on CoS-coated carbon nanofibers as an advanced potassium-ion battery anode | |
| Yang et al. | Phosphorus-doped 3D hierarchical porous carbon for high-performance supercapacitors: A balanced strategy for pore structure and chemical composition | |
| Li et al. | Oxygen-rich hierarchical porous carbon made from pomelo peel fiber as electrode material for supercapacitor | |
| Li et al. | Preparation of nitrogen-and phosphorous co-doped carbon microspheres and their superior performance as anode in sodium-ion batteries | |
| Peng et al. | Nitrogen-doped interconnected carbon nanosheets from pomelo mesocarps for high performance supercapacitors | |
| Wang et al. | Nanoporous carbon synthesised with coal tar pitch and its capacitive performance | |
| Yao et al. | Three-dimensional beehive-like hierarchical porous polyacrylonitrile-based carbons as a high performance supercapacitor electrodes | |
| An et al. | Carbon nanotubes coated with a nitrogen-doped carbon layer and its enhanced electrochemical capacitance | |
| Cheng et al. | Ultrahigh-surface-area nitrogen-doped hierarchically porous carbon materials derived from chitosan and betaine hydrochloride sustainable precursors for high-performance supercapacitors | |
| Xu et al. | N/O co-doped porous interconnected carbon nanosheets from the co-hydrothermal treatment of soybean stalk and nickel nitrate for high-performance supercapacitors | |
| CN111320172B (zh) | 一种含微孔-介孔孔道的生物质活性炭基电极材料的定向合成方法及其应用 | |
| Li et al. | Ultrahigh rate capability supercapacitors based on tremella-like nitrogen and phosphorus co-doped graphene | |
| Pourjavadi et al. | Novel synthesis route for preparation of porous nitrogen-doped carbons from lignocellulosic wastes for high performance supercapacitors | |
| Xi et al. | High-rate supercapacitor based on 3D hierarchical N-doped porous carbon derived from sustainable spongy cornstalk pith | |
| Zhang et al. | An interfacial self-assembly strategy to fabricate graphitic hollow porous carbon spheres for supercapacitor electrodes | |
| Ma et al. | White clover based nitrogen-doped porous carbon for a high energy density supercapacitor electrode | |
| Tong et al. | A green approach to prepare hierarchical porous carbon nanofibers from coal for high-performance supercapacitors | |
| Liu et al. | Design of unique porous carbons with double support structure: toward overall performance by employing bidirectional anchoring strategy | |
| Wang et al. | Catalyzing carbon surface by Ni to improve initial coulombic efficiency of sodium-ion batteries | |
| Du et al. | Synthesis of size-controlled carbon microspheres from resorcinol/formaldehyde for high electrochemical performance | |
| Li et al. | Synthesis of ultrahigh-surface-area nitrogen-doped porous carbon materials from carboxymethyl cellulose based protic polyanion ionic liquids for high performance supercapacitors | |
| Jeong et al. | Relationship between microstructure and electrochemical properties of 2lignin-derived carbon nanofibers prepared by thermal treatment | |
| Liu et al. | Al-MOF-derived spindle-like hierarchical porous activated carbon for advanced supercapacitors | |
| CN115275189A (zh) | 一种氮掺杂稻壳基硬碳负极材料及其制备方法与应用 | |
| Liu et al. | Preparation of N/O co-doped porous carbon by a one-step activation method for supercapacitor electrode materials |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |