CN116031418A - 一种铁铬液流电池碳布电极缺陷改性方法 - Google Patents
一种铁铬液流电池碳布电极缺陷改性方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116031418A CN116031418A CN202310133183.3A CN202310133183A CN116031418A CN 116031418 A CN116031418 A CN 116031418A CN 202310133183 A CN202310133183 A CN 202310133183A CN 116031418 A CN116031418 A CN 116031418A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carbon cloth
- cloth material
- temperature
- deionized water
- drying
- 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
- 239000004744 fabric Substances 0.000 title claims abstract description 811
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 806
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 806
- 230000007547 defect Effects 0.000 title claims abstract description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- UPHIPHFJVNKLMR-UHFFFAOYSA-N chromium iron Chemical compound [Cr].[Fe] UPHIPHFJVNKLMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 21
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 209
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 200
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 200
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 200
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 189
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 106
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims abstract description 29
- 150000001721 carbon Chemical class 0.000 claims abstract description 13
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 435
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 103
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims description 94
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 93
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims description 93
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 93
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 93
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 86
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 68
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 45
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 43
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 43
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims description 43
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 43
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 30
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 30
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 13
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000001307 helium Substances 0.000 claims description 11
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 11
- 238000003746 solid phase reaction Methods 0.000 claims description 10
- 238000010671 solid-state reaction Methods 0.000 claims description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 5
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 6
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims 3
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N Phosphine Chemical compound P XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N Sulfurous acid Chemical compound OS(O)=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 239000003570 air Substances 0.000 claims 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims 2
- DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N tetraphosphorus decaoxide Chemical compound O1P(O2)(=O)OP3(=O)OP1(=O)OP2(=O)O3 DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- FYSNRJHAOHDILO-UHFFFAOYSA-N thionyl chloride Chemical compound ClS(Cl)=O FYSNRJHAOHDILO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 4-(3,5-dimethylphenyl)-1,3-thiazol-2-amine Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C=2N=C(N)SC=2)=C1 MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 claims 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910018503 SF6 Inorganic materials 0.000 claims 1
- UIIMBOGNXHQVGW-DEQYMQKBSA-M Sodium bicarbonate-14C Chemical compound [Na+].O[14C]([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-DEQYMQKBSA-M 0.000 claims 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims 1
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 claims 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims 1
- 229910052976 metal sulfide Inorganic materials 0.000 claims 1
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L peroxydisulfate Chemical compound [O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 claims 1
- 229910000073 phosphorus hydride Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229920001021 polysulfide Polymers 0.000 claims 1
- 239000005077 polysulfide Substances 0.000 claims 1
- 150000008117 polysulfides Polymers 0.000 claims 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims 1
- JVBXVOWTABLYPX-UHFFFAOYSA-L sodium dithionite Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S(=O)S([O-])=O JVBXVOWTABLYPX-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims 1
- SFZCNBIFKDRMGX-UHFFFAOYSA-N sulfur hexafluoride Chemical compound FS(F)(F)(F)(F)F SFZCNBIFKDRMGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229960000909 sulfur hexafluoride Drugs 0.000 claims 1
- DHCDFWKWKRSZHF-UHFFFAOYSA-N sulfurothioic S-acid Chemical compound OS(O)(=O)=S DHCDFWKWKRSZHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- YBBRCQOCSYXUOC-UHFFFAOYSA-N sulfuryl dichloride Chemical compound ClS(Cl)(=O)=O YBBRCQOCSYXUOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 abstract description 15
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 4
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 abstract description 2
- 238000003411 electrode reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 103
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 71
- 239000000047 product Substances 0.000 description 30
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 29
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 21
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 13
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000008859 change Effects 0.000 description 10
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 9
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 9
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 9
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 6
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 6
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 5
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010015428 Bilirubin oxidase Proteins 0.000 description 1
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 229910001430 chromium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 iron ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 231100000053 low toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000007847 structural defect Effects 0.000 description 1
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
Abstract
本发明提供一种铁铬液流电池碳布电极缺陷改性方法，包括以下步骤：碳布预处理：使用去离子水将碳布进行清洗，并放入烘箱中干燥；制备缺陷调控改性碳布：使用高温热处理、化学刻蚀、机械球磨中的一种或多种方法对预处理后的碳布进行缺陷调控。本发明提出的铁铬液流电池碳布电极缺陷改性方法，通过高温热处理、化学刻蚀、球磨等缺陷调控技术对预处理后的碳布进行改性，控制电极表面微观形貌、在碳布电极表面形成缺陷位，提高碳布电极导电性，优化催化剂的生长环境，提高所制备电极材料的电化学性能，提升电极反应速率，改善电池性能。
Description
技术领域
本发明属于储能技术领域，具体涉及一种液流电池电极的改性方法。
背景技术
液流电池具有安全性高、循环寿命长、电解液可循环利用、生命周期性价比高、环境友好等诸多优势，被认为是大规模储能技术的首选技术之一，可有助于可再生能源在电网中的“削峰填谷”，进而提高电网对可再生能源发电的消纳能力，具有广阔的应用前景。铁铬液流电池具有绿色安全、低毒和低腐蚀性、运行温度区间比较大、电解液原材料资源丰富、价格低廉等诸多优势，目前研发进展较快，未来也有望成为液流电池的主流路线之一。
液流电池的工作基本原理是正负极电解液在正负极电极材料上发生氧化还原反应。因此，电极材料是影响电池性能的关键材料。无论何种材料体系，简单、可靠、稳定的制备工艺是获得高性能电池电极材料的关键。传统液流电池的电极材料使用的是碳毡，碳毡的厚度较大，在工艺上满足在碳毡上开流道的设计，可以有效提高电解液在多孔电极中的流动效率，降低电池整体的阻力降。但是由于碳毡微观结构较为紊乱，电解质在碳毡内的流动极易从层流变成湍流。使用碳布作为反应电极，在双极板上开流道槽，可以将液流电池运行时的电解液流动性变为强制流动，增强了液体进出的有序性。
碳布材料是柔性高、导电性好的材料，已被用于燃料电池和超级电容器中，研究者对用于燃料电池和超级电容器的碳布材料研究了改性的手段，例如专利CN115472444A一种基于电化学制备导电聚合物和过渡金属氧化物电极材料的方法，采用电化学聚合法将两种或几种活性电极材料生长在柔性碳布表面；专利CN114927709A一种高效植物发电阴极及其制备方法与应用，在碳布上依次叠加了三维氮掺杂碳层、胆红素氧化酶层。
铁铬液流电池的氧化还原反应电对是铁离子和铬离子，不同于已有的电极上的电化学反应，对铁铬液流电池的电极材料改性也是新的挑战。
发明内容
为了解决现有技术存在的不足，本发明技术目的是：提出一种用于铁铬液流电池碳布电极缺陷改性的方法，利用缺陷调控法制备铁铬液流电池电极材料提高电池性能。
本发明对碳布电极材料进行缺陷调控，增加碳布材料表面的活性位点，提高碳布作为电极材料的电化学性能，从而改善铁铬液流电池能量效率、电压效率等各项性能。方法操作简单，与现有生产工艺兼容，便于推广，是一种非常有前景的实用化铁铬液流电池电极材料制造方法。
实现本发明上述目的的技术方案为：
本发明提出的铁铬液流电池碳布电极缺陷改性方法，通过高温热处理、化学刻蚀、球磨等缺陷调控技术对预处理后的碳布进行改性，控制电极表面微观形貌、在碳布电极表面形成缺陷位，提高碳布电极导电性，优化催化剂的生长环境，提高所制备电极材料的电化学性能，提升电极反应速率，改善电池性能。
1、本发明在传统制备工艺的基础上对碳布材料进行缺陷调控。通过对材料结构缺陷的精确控制，实现对电极材料的改性，使碳布电极表面活性位点增加，增强了电极电化学活性，提升了电极的反应速率，从而有效地提高铁铬液流电池的各项性能。
2、本发明制备的铁铬液流电池碳布电极缺陷改性电极材料，相对于未改性材料来说，在电池循环中表现出更高的比容量、能量效率、库伦效率和更稳定的循环性能。
3、本发明具有工艺路线简单、操作容易、与现有生产工艺兼容、生产成本低廉等优点，易于移植，可广泛应用于电池不同电极材料体系的工业化制造和规模化生产过程中。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
图1是本发明实施例2制备的碳布的扫描电镜照片；
图2是本发明实施例11制备的碳布的扫描电镜照片；
图3是本发明实施例20制备的碳布的扫描电镜照片；
图4是本发明实施例29制备的碳布的扫描电镜照片；
图5是本发明实施例38制备的碳布的扫描电镜照片；
图6是本发明实施例47制备的碳布的扫描电镜照片；
图7是本发明实施例56制备的碳布的扫描电镜照片；
图8是本发明实施例65制备的碳布的扫描电镜照片；
图9是本发明实施例74制备的碳布的扫描电镜照片。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如无特殊说明，说明书中采用的手段均为本领域已有的技术手段。
实施例1
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将0.01 mol/L浓度的尿素与2.5 mol/L稀盐酸混合，使其充分反反应。将碳布放入所制备的尿素与稀盐酸混合溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在空气氛围中进行200 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5h。
实施例2
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将0.01 mol/L浓度的尿素与2.5 mol/L稀盐酸混合，使其充分反反应。将碳布放入所制备的尿素与稀盐酸混合溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在空气氛围中进行1100 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5h。
改性所得碳布微观照片见图1，由于处理后的缺陷位发生在原子级别，所以某些具有微小缺陷的碳布表面无法用电镜照片体现处理效果。
使用不同温度处理碳布，碳布自身抗拉强度和含碳量均会有所差别。
实施例3
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将0.01 mol/L浓度的尿素与2.5 mol/L稀盐酸混合，使其充分反反应。将碳布放入所制备的尿素与稀盐酸混合溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在空气氛围中进行2000 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5h。
实施例4
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将1.5 mol/L浓度的尿素与2.5 mol/L稀盐酸混合，使其充分反反应。将碳布放入所制备的尿素与稀盐酸混合溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在空气氛围中进行200℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5h。
实施例5
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将1.5 mol/L浓度的尿素与2.5 mol/L稀盐酸混合，使其充分反反应。将碳布放入所制备的尿素与稀盐酸混合溶液中浸泡12 h刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在空气氛围中进行1100 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5h。
实施例6
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将1.5 mol/L浓度的尿素与2.5 mol/L稀盐酸混合，使其充分反反应。将碳布放入所制备的尿素与稀盐酸混合溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在空气氛围中进行2000 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5h。
实施例7
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将3.5 mol/L浓度的尿素与2.5 mol/L稀盐酸混合，使其充分反反应。将碳布放入所制备的尿素与稀盐酸混合溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在空气氛围中进行200 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5h。
实施例8
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将3.5 mol/L浓度的尿素与2.5 mol/L稀盐酸混合，使其充分反反应。将碳布放入所制备的尿素与稀盐酸混合溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在空气氛围中进行1100 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5h。
实施例9
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将3.5 mol/L浓度的尿素与2.5 mol/L稀盐酸混合，使其充分反反应。将碳布放入所制备的尿素与稀盐酸混合溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在空气氛围中进行2000 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5h。
实施例10
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将0.01 mol/L浓度的尿素与2.5 mol/L稀盐酸混合，使其充分反反应。将碳布放入所制备的尿素与稀盐酸混合溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在氮气氛围中进行200 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例11
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将0.01 mol/L浓度的尿素与2.5 mol/L稀盐酸混合，使其充分反反应。将碳布放入所制备的尿素与稀盐酸混合溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在氮气氛围中进行1100 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5 h。
改性所得碳布微观表征见图2。由于处理后的缺陷位发生在原子级别，所以某些具有微小缺陷的碳布表面无法用电镜照片体现处理效果。
实施例12
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将0.01 mol/L浓度的尿素与2.5 mol/L稀盐酸混合，使其充分反反应。将碳布放入所制备的尿素与稀盐酸混合溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在氮气氛围中进行2000 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例13：
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将1.5 mol/L浓度的尿素与2.5 mol/L稀盐酸混合，使其充分反反应。将碳布放入所制备的尿素与稀盐酸混合溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在氮气氛围中进行200 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5h。
实施例14
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将1.5 mol/L浓度的尿素与2.5 mol/L稀盐酸混合，使其充分反反应。将碳布放入所制备的尿素与稀盐酸混合溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在氮气氛围中进行1100 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1 ℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例15
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将1.5 mol/L浓度的尿素与2.5 mol/L稀盐酸混合，使其充分反反应。将碳布放入所制备的尿素与稀盐酸混合溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在氮气氛围中进行2000 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5h。
实施例16
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将3.5 mol/L浓度的尿素与2.5 mol/L稀盐酸混合，使其充分反反应。将碳布放入所制备的尿素与稀盐酸混合溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在氮气氛围中进行200 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5h。
实施例17
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将3.5 mol/L浓度的尿素与2.5 mol/L稀盐酸混合，使其充分反反应。将碳布放入所制备的尿素与稀盐酸混合溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在氮气氛围中进行1100 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5h。
实施例18
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将3.5 mol/L浓度的尿素与2.5 mol/L稀盐酸混合，使其充分反反应。将碳布放入所制备的尿素与稀盐酸混合溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在氮气氛围中进行2000 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5h。
实施例19
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为0.01 mol/L的硝酸溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在氢气氛围中进行200 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例20
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为0.01 mol/L的硝酸溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在氢气氛围中进行1100 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5 h。
改性所得碳布微观照片见图3。由于处理后的缺陷位发生在原子级别，所以某些具有微小缺陷的碳布表面无法用电镜照片体现处理效果。
实施例21
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为0.01 mol/L的硝酸溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在氢气氛围中进行2000℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例22
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为1.5 mol/L的硝酸溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在氢气氛围中进行200 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例23
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为1.5 mol/L的硝酸溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在氢气氛围中进行1100 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例24
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为1.5 mol/L的硝酸溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在氢气氛围中进行2000 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例25：
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为3.5 mol/L的硝酸溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在氢气氛围中进行200 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例26
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为3.5 mol/L的硝酸溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在氢气氛围中进行1100 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例27
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为3.5 mol/L的硝酸溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在氢气氛围中进行2000 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例28
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为0.01 mol/L的硝酸溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在空气氛围中进行200 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例29
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为0.01 mol/L的硝酸溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在空气氛围中进行1100 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5 h。
改性所得碳布微观照片见图4。
实施例30
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为0.01 mol/L的硝酸溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在空气氛围中进行2000 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5 h。
改性所得碳布微观照片见图4。利用氨水和稀盐酸蚀刻方法制备出的碳布表面既存在缺陷，还存在着含氮官能团，而酸处理后的碳布在形成缺陷的同时，也在其表面增加了含氧官能团，两者均能有效提高碳布性能。
实施例31
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为1.5 mol/L的硝酸溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在空气氛围中进行200 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例32
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为1.5 mol/L的硝酸溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在空气氛围中进行1100 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例33：使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为1.5 mol/L的硝酸溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在空气氛围中进行2000 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例34
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为3.5 mol/L的硝酸溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在空气氛围中进行200 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例35
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为3.5 mol/L的硝酸溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在空气氛围中进行1100 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例36
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为3.5 mol/L的硝酸溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在空气氛围中进行2000 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例37
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为0.01 mol/L的硝酸溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在氮气氛围中进行200 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1 ℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例38
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为0.01 mol/L的硝酸溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在氮气氛围中进行1100 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5 h。
改性所得碳布微观照片见图5。在氮气氛围中进行热处理，与在空气中热处理相比，减小了碳布表面含氧官能团的含量，利用含氮官能团和缺陷通过提高电池性能。
实施例39
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为0.01 mol/L的硝酸溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在氮气氛围中进行2000 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例40
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为1.5 mol/L的硝酸溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在氮气氛围中进行200 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1 ℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例41
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为1.5 mol/L的硝酸溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在氮气氛围中进行1100 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1 ℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例42
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为1.5 mol/L的硝酸溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在氮气氛围中进行2000 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1 ℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例43
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为3.5 mol/L的硝酸溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在氮气氛围中进行200 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1 ℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例44
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为3.5 mol/L的硝酸溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在氮气氛围中进行1100 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1 ℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例45
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为3.5 mol/L的硝酸溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在氮气氛围中进行2000 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1 ℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例46
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为0.01 mol/L的硝酸溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在氢气氛围中进行200 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1 ℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例47
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为0.01 mol/L的硝酸溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在氢气氛围中进行1100 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5 h。
改性所得碳布微观照片见图6。在氮气氛围中进行热处理，与在空气中热处理相比，减小了碳布表面含氧官能团的含量，利用含氮官能团和缺陷通过提高电池性能。
实施例48
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为0.01 mol/L的硝酸溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在氢气氛围中进行2000 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例49
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为1.5 mol/L的硝酸溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在氢气氛围中进行200 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1 ℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例50
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为1.5 mol/L的硝酸溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在氢气氛围中进行1100 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1 ℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例51
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为1.5 mol/L的硝酸溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在氢气氛围中进行2000 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1 ℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例52
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为3.5 mol/L的硝酸溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在氢气氛围中进行200 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1 ℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例53
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为3.5 mol/L的硝酸溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在氢气氛围中进行1100 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1 ℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例54
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为3.5 mol/L的硝酸溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在氢气氛围中进行2000 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1 ℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例55
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为0.01 mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在空气氛围中进行200 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例56
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为0.01 mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在空气氛围中进行1100 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1 ℃/min，保温时长为0.5 h。
改性所得碳布微观照片见图7。碱性溶液与碳材料充分共混活化，为后续热处理做准备。
实施例57
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为0.01 mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在空气氛围中进行2000 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1 ℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例58
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为1.5 mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在空气氛围中进行200 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例59
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为1.5 mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在空气氛围中进行1100 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例60
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为1.5 mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在空气氛围中进行2000 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例61
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为3.5 mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在空气氛围中进行200 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例62
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为3.5 mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在空气氛围中进行1100 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例63
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为3.5 mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在空气氛围中进行2000 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例64
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为0.01 mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在氮气氛围中进行200 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例65
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为0.01 mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在氮气氛围中进行1100 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1 ℃/min，保温时长为0.5 h。
改性所得碳布微观照片见图8。
实施例66
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为0.01 mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在氮气氛围中进行2000 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1 ℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例67
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为1.5 mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在氮气氛围中进行200 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例68
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为1.5 mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在氮气氛围中进行1100 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例69
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为1.5 mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在氮气氛围中进行2000 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例70
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为3.5 mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在氮气氛围中进行200 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例71
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为3.5 mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在氮气氛围中进行1100 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例72
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为3.5 mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在氮气氛围中进行2000 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例73
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为0.01 mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在氢气氛围中进行200 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例74
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为0.01 mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在氢气氛围中进行1100 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1 ℃/min，保温时长为0.5 h。
改性所得碳布的微观照片见图9。
实施例75
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为0.01 mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在氢气氛围中进行2000 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1 ℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例76：
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为1.5 mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在氢气氛围中进行200 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例77
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为1.5 mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在氢气氛围中进行1100 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例78
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为1.5 mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在氢气氛围中进行2000 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例79
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为3.5 mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在氢气氛围中进行200 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为0.5 h。
实施例80
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为3.5 mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在氢气氛围中进行1100 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃ /min，保温时长为0.5 h。
实施例81：
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为3.5 mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在氢气氛围中进行2000 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃ /min，保温时长为0.5 h。
实施例82：
球磨法可以改变碳布微观结构，在内部和边缘位置引入大量的无序结构，转速与时间均需要控制，以防碳布纤维的损坏变形。
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。经过处理后的碳布材料放入行星式球磨机，使用玛瑙球在一定温度下以100 r/min转速下球磨0.5 h。球磨后对产物进行固态反应，即碳布放入至球磨机后内，在球磨过程中进行反应，可以引进大量的晶体缺陷，致使碳布的反应面积增加，化学反应活性增大，反应后的产物使用管式炉进行200 ℃加热处理，使其处于真空条件，并利用吹扫枪等工具用氮气、氦气、氩气等惰性气体吹扫碳布三次，对处理后的碳布进行表面清洁。
实施例83
球磨法可以改变碳布微观结构，在内部和边缘位置引入大量的无序结构，转速与时间均需要控制，以防碳布纤维的损坏变形。
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。经过处理后的碳布材料放入行星式球磨机，使用玛瑙球在一定温度下以550 r/min转速下球磨0.5 h。球磨后对产物进行固态反应，反应后的产物使用管式炉进行200 ℃加热处理，使其处于真空条件，并利用吹扫枪等工具用氮气、氦气、氩气等惰性气体吹扫碳布三次，对处理后的碳布进行表面清洁。
实施例84
球磨法可以改变碳布微观结构，在内部和边缘位置引入大量的无序结构，转速与时间均需要控制，以防碳布纤维的损坏变形。
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。经过处理后的碳布材料放入行星式球磨机，使用玛瑙球在一定温度下以1000 r/min转速下球磨0.5 h。球磨后对产物进行固态反应，反应后的产物使用管式炉进行200 ℃加热处理，使其处于真空条件，并利用吹扫枪等工具用氮气、氦气、氩气等惰性气体吹扫碳布三次，对处理后的碳布进行表面清洁。
实施例85
球磨法可以改变碳布微观结构，在内部和边缘位置引入大量的无序结构，转速与时间均需要控制，以防碳布纤维的损坏变形。
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。经过处理后的碳布材料放入行星式球磨机，使用玛瑙球在一定温度下以100 r/min转速下球磨3 h。球磨后对产物进行固态反应，反应后的产物使用管式炉进行200 ℃加热处理，使其处于真空条件，并利用吹扫枪等工具用氮气、氦气、氩气等惰性气体吹扫碳布三次，对处理后的碳布进行表面清洁。
实施例86
球磨法可以改变碳布微观结构，在内部和边缘位置引入大量的无序结构，转速与时间均需要控制，以防碳布纤维的损坏变形。
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。经过处理后的碳布材料放入行星式球磨机，使用玛瑙球在一定温度下以550 r/min转速下球磨3 h。球磨后对产物进行固态反应，反应后的产物使用管式炉进行200 ℃加热处理，使其处于真空条件，并利用吹扫枪等工具用氮气、氦气、氩气等惰性气体吹扫碳布三次，对处理后的碳布进行表面清洁。
实施例87
球磨法可以改变碳布微观结构，在内部和边缘位置引入大量的无序结构，转速与时间均需要控制，以防碳布纤维的损坏变形。
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。经过处理后的碳布材料放入行星式球磨机，使用玛瑙球在一定温度下以1000 r/min转速下球磨3 h。球磨后对产物进行固态反应，反应后的产物使用管式炉进行200 ℃加热处理，使其处于真空条件，并利用吹扫枪等工具用氮气、氦气、氩气等惰性气体吹扫碳布三次，对处理后的碳布进行表面清洁。
实施例88
球磨法可以改变碳布微观结构，在内部和边缘位置引入大量的无序结构，转速与时间均需要控制，以防碳布纤维的损坏变形。
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。经过处理后的碳布材料放入行星式球磨机，使用玛瑙球在一定温度下以100 r/min转速下球磨6 h。球磨后对产物进行固态反应，反应后的产物使用管式炉进行200 ℃加热处理，使其处于真空条件，并利用吹扫枪等工具用氮气、氦气、氩气等惰性气体吹扫碳布三次，对处理后的碳布进行表面清洁。
实施例89
球磨法可以改变碳布微观结构，在内部和边缘位置引入大量的无序结构，转速与时间均需要控制，以防碳布纤维的损坏变形。
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。经过处理后的碳布材料放入行星式球磨机，使用玛瑙球在一定温度下以550 r/min转速下球磨6 h。球磨后对产物进行固态反应，反应后的产物使用管式炉进行200 ℃加热处理，使其处于真空条件，并利用吹扫枪等工具用氮气、氦气、氩气等惰性气体吹扫碳布三次，对处理后的碳布进行表面清洁。
实施例90
球磨法可以改变碳布微观结构，在内部和边缘位置引入大量的无序结构，转速与时间均需要控制，以防碳布纤维的损坏变形。
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。经过处理后的碳布材料放入行星式球磨机，使用玛瑙球在一定温度下以1000 r/min转速下球磨6 h。球磨后对产物进行固态反应，反应后的产物使用管式炉进行200 ℃加热处理，使其处于真空条件，并利用吹扫枪等工具用氮气、氦气、氩气等惰性气体吹扫碳布三次，对处理后的碳布进行表面清洁。
对比例1
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为5 mol/L的硝酸溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在二氧化碳氛围中进行100 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为48h。
对比例2
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为5 mol/L的硝酸溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在二氧化碳氛围中进行100 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为48h。
对比例3
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为5 mol/L的硝酸溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在二氧化碳氛围中进行2500 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃ /min，保温时长为48h。
对比例4
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为5 mol/L的硝酸溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在空气氛围中进行100 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃ /min，保温时长为48 h。
对比例5
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为5 mol/L的硝酸溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在空气氛围中进行2500 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为48 h。
对比例6
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将5mol/L浓度的尿素与2.5 mol/L稀盐酸混合，使其充分反反应。将碳布放入所制备的尿素与稀盐酸混合溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在空气氛围中进行100 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃ /min，保温时长为48h。
对比例7
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将5 mol/L浓度的尿素与2.5 mol/L稀盐酸混合，使其充分反反应。将碳布放入所制备的尿素与稀盐酸混合溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在空气氛围中进行2500 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃ /min，保温时长为48h。
对比例8
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将5mol/L浓度的尿素与2.5 mol/L稀盐酸混合，使其充分反反应。将碳布放入所制备的尿素与稀盐酸混合溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在二氧化碳氛围中进行2500 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃ /min，保温时长为48 h。
对比例9
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为5 mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在空气氛围中进行100 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1 ℃/min，保温时长为48 h。
对比例10
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为5 mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在空气氛围中进行2500 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为48 h。
对比例11
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入浓度为5 mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡12 h，刻蚀剂充分反应后，通过去离子水多次洗涤并在60-80 ℃条件下干燥反应产物。将处理好的碳布放入马弗炉高温设备中，在二氧化碳氛围中进行2500 ℃高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1 ℃ /min，保温时长为48 h。
对比例12
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55 ℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。将碳布放入等离子体反应器中，在氢气氛围中处理12 h。
对比例13
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在55℃条件下干燥，去除碳布材料表面杂质干扰。经过处理后的碳布材料放入行星式球磨机，使用玛瑙球在一定温度下以2000 r/min转速下球磨12 h。球磨后对产物进行固态反应，反应后的产物使用管式炉进行2500 ℃加热处理，使其处于真空条件，并利用吹扫枪等工具用氮气、氦气、氩气等惰性气体吹扫碳布三次，对处理后的碳布进行表面清洁。
虽然，以上通过实施例对本发明进行了说明，但本领域技术人员应了解，在不偏离本发明精神和实质的前提下，对本发明所做的改进和变型，均应属于本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种铁铬液流电池碳布电极缺陷改性方法，其特征在于，包括以下步骤：
碳布预处理：使用去离子水将碳布进行清洗，并放入烘箱中干燥；
制备缺陷调控改性碳布：使用高温热处理、化学刻蚀、机械球磨中的一种或多种方法对预处理后的碳布进行缺陷调控。
2.根据权利要求1所述的铁铬液流电池碳布电极缺陷改性方法，其特征在于，在碳布预处理步骤中，将碳布在进行缺陷调控前用去离子水清洗，并在20-90℃的条件下进行干燥。
3.根据权利要求1所述的铁铬液流电池碳布电极缺陷改性方法，其特征在于，所述高温热处理为：将碳布放入高温设备中，在空气、氮气、氩气、氨气、氢气中的一种或多种混合气体的氛围中进行高温热处理，经热处理过程后的碳布表面有稳定、可控、有序的缺陷形成。
4.根据权利要求1所述的铁铬液流电池碳布电极缺陷改性方法，其特征在于，所述的化学刻蚀中，使用的化学刻蚀剂为尿素，磷酸、氢氟酸、硝酸、盐酸、亚硫酸、硫酸、集硫酸、缓冲刻蚀剂（BOE）、铝刻蚀剂（M2）、氢氧化钠、碳酸氢钠、二氧化氮、一氧化氮、硝酸盐、铵盐、磷酸盐、氨气、五氧化二磷、磷化氢、金属硫化物、多硫化物、连二亚硫酸钠、硫代硫酸盐、亚硫酸根、硫酸盐、焦硫酸盐、过硫酸盐、亚硫酰氯、硫酰氯、六氟化硫中的一种或多种；
化学刻蚀过程中所使用的化学刻蚀剂浓度为0.01-3.5 mol/L；刻蚀剂充分反应后，通过多次洗涤、过滤和再洗涤过程，在60-80℃条件下干燥反应产物而获得改性碳布。
5.根据权利要求1所述的铁铬液流电池碳布电极缺陷改性方法，其特征在于，所述高温热处理的温度为200-2000 ℃，反应过程中的升温速率为0.1-20 ℃/min，并保温0.5-24 h。
6.根据权利要求1所述的铁铬液流电池碳布电极缺陷改性方法，其特征在于，所述的机械球磨中：球磨使用的球体材料为不锈钢、玛瑙球、硬质合金球等中的一种或多种；所使用的球磨设备为行星式球磨机、滚筒式球磨机、搅拌球磨机、轻型卧式球磨机中的一种或多种；球磨时转速为100-1000 r/min；
机械球磨之后，碳布在球磨机中运行时自身发生气-固两相反应，反应温度为200-1000℃，保护气体为空气、氮气、氩气、氨气、氢气中的一种或多种。
7.根据权利要求6所述的铁铬液流电池碳布电极缺陷改性方法，其特征在于，固态反应后的反应物使用马弗炉或管式炉进行200-2000 ℃加热处理，使其处于真空条件，并利用吹扫枪等工具用氮气、氦气、氩气等惰性气体吹扫碳布三次，对处理后的碳布进行表面清洁。
8.根据权利要求1所述的铁铬液流电池碳布电极缺陷改性方法，其特征在于，包括步骤：
使用去离子水将碳布材料进行清洗并放入烘箱中，在50-60℃条件下干燥；
将碳布放入浓度为3.5 mol/L的硝酸溶液中浸泡12 h，用去离子水多次洗涤；
将洗涤后的碳布放入高温设备中，在空气氛围中进行1100 oC高温热处理，反应过程中的升温速率为0.1℃/min，保温时长为24 h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310133183.3A CN116031418A (zh) | 2023-02-20 | 2023-02-20 | 一种铁铬液流电池碳布电极缺陷改性方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310133183.3A CN116031418A (zh) | 2023-02-20 | 2023-02-20 | 一种铁铬液流电池碳布电极缺陷改性方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116031418A true CN116031418A (zh) | 2023-04-28 |
Family
ID=86074060
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310133183.3A Pending CN116031418A (zh) | 2023-02-20 | 2023-02-20 | 一种铁铬液流电池碳布电极缺陷改性方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116031418A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117913301A (zh) * | 2024-03-18 | 2024-04-19 | 中海储能科技(北京)有限公司 | 一种金属碳化物纳米材料修饰改性电池碳布电极的方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114614031A (zh) * | 2022-04-06 | 2022-06-10 | 长沙理工大学 | 富含杂原子缺陷的石墨烯改性电极及其制备方法与应用 |
| WO2022186043A1 (ja) * | 2021-03-05 | 2022-09-09 | 旭化成株式会社 | レドックスフロー電池用電極、及びレドックスフロー電池用電極の製造方法 |
| CN115467159A (zh) * | 2022-09-06 | 2022-12-13 | 昆明云大新能源有限公司 | 一种原位刻蚀氮掺杂改性碳布及其制备方法与应用 |
| KR20220169684A (ko) * | 2021-06-21 | 2022-12-28 | 한국생산기술연구원 | 질소 작용기를 포함하는 전극 및 그의 제조방법 |
-
2023
- 2023-02-20 CN CN202310133183.3A patent/CN116031418A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022186043A1 (ja) * | 2021-03-05 | 2022-09-09 | 旭化成株式会社 | レドックスフロー電池用電極、及びレドックスフロー電池用電極の製造方法 |
| KR20220169684A (ko) * | 2021-06-21 | 2022-12-28 | 한국생산기술연구원 | 질소 작용기를 포함하는 전극 및 그의 제조방법 |
| CN114614031A (zh) * | 2022-04-06 | 2022-06-10 | 长沙理工大学 | 富含杂原子缺陷的石墨烯改性电极及其制备方法与应用 |
| CN115467159A (zh) * | 2022-09-06 | 2022-12-13 | 昆明云大新能源有限公司 | 一种原位刻蚀氮掺杂改性碳布及其制备方法与应用 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 徐吉勇: "机械球磨对碳纳米管电化学性能的影响", 广东化工, vol. 35, no. 9, pages 14 - 17 * |
| 朱加伟: "碳基材料的缺陷工程调控及氧还原性能研究", 中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑, no. 07, pages 44 - 50 * |
| 林兆勤，江志韫，张瑞峰: "碳纤维电极性能的研究", 应用化学, vol. 10, no. 4, pages 107 - 109 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117913301A (zh) * | 2024-03-18 | 2024-04-19 | 中海储能科技(北京)有限公司 | 一种金属碳化物纳米材料修饰改性电池碳布电极的方法 |
| CN117913301B (zh) * | 2024-03-18 | 2024-07-05 | 中海储能科技(北京)有限公司 | 一种金属碳化物纳米材料修饰改性电池碳布电极的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108574089B (zh) | 一种空心管状富锂锰基正极材料的制备方法 | |
| CN112919446B (zh) | 一种氮掺杂多孔碳负载MoS2纳米花的电极材料及制法 | |
| CN116031418A (zh) | 一种铁铬液流电池碳布电极缺陷改性方法 | |
| CN108565475A (zh) | 一种石墨毡电极的改性方法 | |
| CN111261888A (zh) | 一种全钒液流电池电极材料的回收再利用方法 | |
| CN108091888A (zh) | 一种全钒液流电池用碳毡电极的改性方法 | |
| CN110010874A (zh) | 一种超小球状硫化钴复合柔性碳布电极材料的制备方法 | |
| CN114614030B (zh) | 过渡金属硫化物改性电极及其制备方法与应用 | |
| CN106410203A (zh) | 一种以金属醇盐为前驱体制备球形钴酸锌/碳复合材料的方法 | |
| CN109279649A (zh) | 一种纳米管分级结构钛酸锂的制备方法及其应用和产品 | |
| CN112563468B (zh) | 锂离子电池负极纳米纤维复合材料及其制备方法与应用 | |
| CN113363488A (zh) | 基于2-丙烯腈的均聚物可低温碳包覆电极材料的方法 | |
| TWI635648B (zh) | 液流電池碳電極優化方法 | |
| CN112768705A (zh) | 一种用于液-液型低共熔溶剂电解液液流电池的分段式电极 | |
| CN109742338B (zh) | G-四链体/血红素酶/碳纳米管复合材料的制备方法及其在锂硫电池中的应用 | |
| CN111987312A (zh) | 适用于高倍率充放电的锂硫电池正极材料及其制备方法和正极片及其制备方法 | |
| CN116259772A (zh) | 一种改性石墨毡电极及其制备方法、应用 | |
| CN115548401A (zh) | 一种基于功能性碳纳米纤维电极的不对称钒电池的制备方法 | |
| CN110098398A (zh) | 一种类蜂巢状硫掺杂碳材料的制备方法和应用 | |
| CN106992294B (zh) | 高电压镍锰酸锂正极复合材料及其制备方法、锂离子电池 | |
| CN116040605A (zh) | 用于高温钠离子电池的高性能硬炭负极材料及其制备方法 | |
| CN114824542A (zh) | 废旧锂离子电池中负极石墨的回收方法及应用 | |
| CN109904468B (zh) | 一种细菌修饰碳素电极的制备方法 | |
| CN113307261A (zh) | 一种适用于快充锂离子电池的石墨层间化合物负极材料的制备方法及其产品和应用 | |
| CN113224282B (zh) | 一种锂硫电池用ldh基氧化物包覆硫颗粒复合正极材料及其制备方法 |
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 | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20230428 |