碳糊电极的制备、处理及表征

碳糊电极的制备、处理及表征
碳糊电极的制备、处理及表征

实验二碳糊电极的制备、处理与表征(CV 法)

一、实验目的

1. 学习和掌握碳糊电极的制作方法;

2. 了解碳糊电极的性质。

二、实验原理

CHI 660电化学工作站(上海辰华公司)。实验采用三电极系统,以碳糊电极(φ= 2.4 mm)作为工作电极,对电极为铂丝电极,参比电极为银/氯化银电极(Ag/AgCl Sat. KCl)。

碳粉,石墨粉,糊碳(Electrodag 423SS, Acheson Colloids, Plymouth, UK ) ,银糊(silver ink,Electrodag 427,SS Acheson Colloids, Plymouth, UK) 氯化银糊(sliver chloride ink ,DB 2275, Acheson Colloids, Plymouth, UK),液体石蜡油。二硫化钼,玻璃研钵,环氧树脂版(0.5 mm),自制不绣钢电极摸版,玻璃管(φ= 2.4 mm),铜导线。所用试剂均为分析纯,所有溶液均为二次去离子超纯水(Milli-Q公司超纯水(18. 0 MΩ)。0.10 mol·L-1K4 [Fe(CN)6];0 10 mol·L-1 KCl。

三、实验步骤

1. 碳糊电极的制备与性能评价

将100 μL 液体石蜡油加入到盛有800 mg碳粉或石墨粉的玻璃研钵中,充分研磨得到颗粒细小、均匀的碳糊,再将其装填到玻璃管(φ= 2.4 mm)中,插入铜导线,即制成碳糊电极。

将100 μL 液体石蜡油加入到盛有800 mg碳粉或石墨粉及一定量二硫化钼混合的(这个条件要选择)玻璃研钵中,充分研磨得到颗粒细小、均匀的碳糊,再将其装填到玻璃管(φ= 2.4 mm)中,插入铜导线,即制成碳糊电极。

将所制碳糊电极在滤纸上磨檫处理,使其表面至平整。每次实验前碳糊电极均在0.10 mol/L 磷酸盐缓冲溶液(pH=7.4)中以100 mV/s扫速在0 ~ 1.2 V之间循环扫描,直至得到稳定的循环伏安曲线为止。

1. 考察不同量的二硫化钼对碳糊电极电化学行为性能的影响,

在0.04 mol·L-1 K4[Fe(CN)6] (含支持电解质KCl浓度为0.1 mol·L-1)溶液中,插入处理好的碳糊电极,以此更新处理的碳糊电极为指示电极,铂丝电极为辅助电极,饱和甘汞电极为参比电极,进行循环伏安仪测定。以5 mV/s、25 mV/s、50 mV/s、80 mV/s、100 mV/s、150 mV/s、200 mV/s的扫描速度,在-0.2至+0.6 V电位范围内扫描,分别记录循环伏安图,考察峰电流与扫速的关系。计算电极面积。

更新电极表面5次,测量某已确定(如50 mV/s)扫速下5次电极所得电流的相对标准偏差。说明电极制作的重复性。

2. 考察不同量的二硫化钼对碳糊电极上钌联吡啶电化学发光行为的影响

发光试验同第二次试验的过程,电极换为不同的碳糊电极。

晶体材料制备原理与技术

中国海洋大学本科生课程大纲 课程属性:公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能,课程性质:必修、选修 一、课程介绍 1.课程描述: 晶体材料制备原理与技术是综合应用物理、化学、物理化学、晶体化学、材料测试与表征等先修课程所学知识的应用型专业课程,主要讲授晶体材料制备过程的基本原理和典型的晶体材料制备技术,为学生从事晶体材料制备工作提供理论基础和技术基础。 2.设计思路: 晶体材料是高新技术不可或缺的重要材料,晶体材料制备是材料科学与工程专业相关的重要生产领域。作为一门以拓展学生知识面为目的的选修课程,本课程分为三大部分:首先介绍典型的晶体材料制备方法和技术,通过课下查阅资料和课堂讨论加深学生对常见方法和技术的理解。此部分教师讲解和学生课堂讨论并重。然后介绍晶体材料制备过程中的一般原理,此部分主要由教师进行课堂讲授。最后,由学生自主查阅晶体材料制备最新文献,了解晶体材料制备技术最新进展,通过课下研读、课上汇报、讨论、教师点评等教学活动,加深学生对本课程中所学知识的理解及相关知识的综合运用。 - 3 -

3. 课程与其他课程的关系: 晶体材料制备原理与技术是综合应用物理、化学、物理化学、晶体化学、材料测试与表征等先修课程所学知识的应用型专业课程,是材料制备与合成工艺课程相关内容的细化和深入。 二、课程目标 本课程的目标是拓宽材料科学与工程专业学生的知识面,掌握晶体材料制备一般原理,了解晶体材料制备常见技术,加深对物理、化学、晶体化学以及材料表征等先修课程知识的理解,加强文献检索能力,学会分析晶体材料制备中遇到的问题,提高解决生产问题的能力,为毕业后从事晶体材料制备等生产和研究工作打下基础。 三、学习要求 晶体材料制备原理与技术是一门综合了物理、化学、物理化学、晶体化学、材料测试与表征等多学科知识的综合性课程。为达到良好的学习效果,要求学生:及时复习先修课程相关内容,按时上课,上课认真听讲,积极查阅资料,积极参与课堂讨论。本课程将包含较多的资料查阅、汇报、讨论等课堂活动。 四、教学进度 - 3 -

【CN109841814A】一种硅碳负极材料的制备方法【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910122429.0 (22)申请日 2019.02.19 (71)申请人 深圳市斯诺实业发展有限公司 地址 518000 广东省深圳市南山区高新区 北区朗山路28号1栋2层西侧、2栋1层、 3栋1层 申请人 上海交通大学 (72)发明人 王开学 刘昕 陈接胜 鲍海友  (74)专利代理机构 深圳市科吉华烽知识产权事 务所(普通合伙) 44248 代理人 胡吉科 (51)Int.Cl. H01M 4/36(2006.01) H01M 4/583(2010.01) H01M 4/62(2006.01) H01M 4/38(2006.01)H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称一种硅碳负极材料的制备方法(57)摘要本发明提供了一种硅碳负极材料的制备方法,其包括以下步骤:选择反应物料,并对反应物料进行烘干、共混处理;其中,硅前驱体材料在烘箱内烘干24-48小时;在反应釜中加入反应物料,在N 2或Ar气的气氛下反应,反应釜的压力为1-3MPa,反应温度为150-450℃,反应时间为6-60小时,得到反应彻底的硅负极材料;对得到的硅负极材料进行水洗、酸洗、过滤、干燥,得到硅材料;对得到的硅材料进行包碳处理,然后与石墨负极材料进行掺杂复合,得到硅碳负极材料。采用本发明的技术方案,能够完全实现大批量规模化生产硅碳负极材料,生产硅材料的成本低廉,后处理过程安全无害,循环容量高,首次充放电效率高, 循环寿命长。权利要求书2页 说明书8页 附图3页CN 109841814 A 2019.06.04 C N 109841814 A

碳糊修饰电极的应用研究进展

课程论文

碳糊修饰电极的应用研究进展 姓名:王添璞学院:材料科学与工程学院 班级:2007级应用化学学号:0714431027 摘要:本文主要是对使用碳糊修饰电极对Pb2+、I-、痕量银、痕量铜、痕量钪及水中镉离子的电化学测定方法的研究进展做一简单综述。 关键词:碳糊修饰电极痕量测定 1.引言 电化学分析具有快速、简便、灵敏的特点,其中固体电极特别是碳糊电极的优点尤其突出,主要表现在:无毒,残余电流小,制作简单,表面易更新,电位使用范围宽,价格便宜。因而碳糊电极广泛应用于测定无机离子、有机物。 2.碳糊电极简介 碳糊电极,即利用导电性的石墨粉与憎水性的粘合剂混制成糊状物,然后将其涂在电极棒上或填充入电极管中而制成的一类电极。由于CPE具有制作方便、无毒、应用范围广、使用寿命长、重现性好等特点,因而自从Adams于二十世纪五十年代制备出第一根碳糊电极起,特别是七十年代“化学修饰”概念的出现,以及八十年代“直接混合”技术的引入以来,碳糊电极倍受广大电分析化学工作者的青睐。碳糊电极(CPE)的性能取决于其所用的材料(碳粉和粘合刑)、制备方法、电极表面状态以及使用时间等。碳粉为多晶粉末,由于其吸附性能很大程度上取决于它的表面结构,因此它的不同来源及颗粒度的粗细对CPE 的性能影响较大,一般来说,碳粉的平均直径应在0.01-0.02mm之间,粉末越细的碳粉越易混匀,因而也就越易制得重现性好、残余电流小的碳糊电极。粘合剂的作用是使碳粉粘合成糊状,有时还起着选择性萃取以提高分析选择性的作用。与其它种类的电极相比,CPE 具有许多优点,突出表现在:残余电流小,制作简单,表面易更新,电位使用范围宽特别是正电位可适用+1.7V(vs.SCE),价格便宜,因而碳糊电极广泛应用于测定无机离子、有机物,还可以应用于电化学反应机理研究、化学物相分析等。【1】 3.碳糊修饰电极简介 在碳糊中加入一定量的修饰剂便制得了均匀的化学修饰碳糊电极(CMCPE)。一般的固体修饰电极,在电极表面接着或涂敷了具有选择化学基团的一层薄膜,虽然达到了对电极表面进行人工修饰的目的,但制备手续繁琐,又不易控制电极表面的修饰,存在性能不够稳定的问题。在电分析化学中,一般所用的电极都只有电子授受的单一作用,溶液中大多数离子在电极上电子转移的速度较慢,如何使电极性能成为预定地、有选择地进行反应,并提供更快的电子转移速度已成为电极的一个重要方向,于是提出了化学修饰电极。CMCPE 是化学修饰电极的一种,它继承了CPE的全部优点,同时,由于特效性修饰剂的引入,使其灵敏度、选择性进一步提高,而且还具有了修饰电极的特征,如易于制成各种功能的电

碳硅电极材料制备

(54) 发明名称 一种可控化学气相沉积连续层状生长制备锂离子电池负极硅/碳/碳纤维复合材料 (57) 摘要 本发明涉及一种多孔纳米硅/碳/碳纤维锂离子电池负极材料的化学气相沉积方法。将导电衬底悬挂于真空炉配套试样架上,分别以甲基苯基二氯硅烷为硅源,甲烷为碳源,将氩气或氦气或氢气作为载气,气体流量为100~400ml/h,通过载气将碳源和硅源输运到温度为100~250℃的基体材料碳纤维上;对导电衬底进行加热,通过高温分解和两步化学气相沉积制备了一种多孔纳米硅/碳/碳纤维复合材料。气相沉积过程中通过控制气相的流量及停留时间使得硅、碳呈交叉的层状有序式铺展,使得硅层和碳层间形成孔洞,这种结构大大缓解了材料在嵌锂过程中的体积膨胀,减少阻抗,提高电导,抑制硅材料的粉化,循环性能和倍率性能显著提高。

1. 一种硅/碳/碳纤维复合电极材料的化学气相沉积方法,多孔纳米硅、纳米碳及复合电极材料的制备方法,所述的纳米硅为纳米单质硅球或颗粒;所述的纳米碳包括碳纳米管或石墨烯;其特征在于步骤如下: 步骤1:将基底材料置于真空炉配套试样架上,试样处于炉内等温区中心位置; 步骤2:以甲基苯基二氯硅烷为硅源,甲烷为碳源,在保护气氛下以部分H2作为载气将汽化的甲基苯基二氯硅烷带入沉积炉中,部分H2作为稀释气体,Ar为稀释气体;载气H2和甲基苯基二氯硅烷的流量比为0.2~12,甲基苯基二氯硅烷和甲烷的流量比为0.1~1,部分稀释气体H2和甲基苯基二氯硅烷的流量比为2~10,Ar和甲基苯基二氯硅烷的流量比为5~12。以部分Ar作为载气将甲烷带入沉积炉中,部分Ar为稀释气体;载气Ar和甲烷的流量比为0.1~20。保持氩气持续通入,按照5°C/min的升温速率,升至沉积温度。此时,幵启溶液的管路,通过载气将碳源气体带入真空沉降炉中,保温沉积,气流量稳定在120sccm。随后通过载气将硅源气体带入真空沉降炉中,保温沉积,气流量稳定在15sccm。真空炉中反应温度为200~400°C,保温时间为10min~180min,炉内压力为100 ~1000Pa,完成硅/碳/碳纤维复合电极材料的化学气相沉积。 2.根据权利要求1 所述硅/碳/碳纤维复合电极材料的化学气相沉积方法,其特征在于:所述基底材料为碳纤维预制体或碳纳米管预制体或石墨纤维预制体、或石墨片。 A) 碳纳米管的制备方法是采用化学气相沉积法或弧光放电法或激光烧灼法; B) 制备纳米硅碳复合电极材料采用超声雾化热沉积法,其具体过程包括: a) 纳米硅与纳米碳材料混合前驱体溶液的制备:选用去离子水或乙醇或丙酮作为溶剂,溶液中纳米硅与纳米碳材料固体体积含量为溶液体积含量的 1 ~10%,其中纳米硅的固体体积含量为溶液体积含量的0.5 ~5% ; b) 前驱体溶液的雾化:20~60kHz 超声频率下将前驱体溶液雾化; c) 雾化液滴的输运:将氩气或氦气作为载气,气体流量为50~300sccm,通过载气将雾化液滴输运到温度为100~350℃的导电衬底上;进行复合材料的沉积;

锂离子电池正极材料制备与表征.

第 32卷第 1期吉首大学学报 (自然科学版 Vol. 32 No. 1 2011年 1月 Journ al of Jishou University (Natural Science Edition J an. 2011 文章编号 :1007-2985(2011 01-0088-05 正极材料 Li(Ni 1/3C o 1/3Mn 1/3 1-x Cr x O 2的合成与表征 *梁凯 1, 2, 莫如宝2, 刘建本 2, 何则强 1, 2 (1. 生态旅游应用技术湖南省重点实验室 , 湖南吉首 416000; 2. 吉首大学化学 化工学院 , 湖南吉首 416000 摘要 :采用草酸盐共沉淀法合成一系列的 Li(Ni 1/3Co 1/3M n 1/3 1-x Cr x O 2正极材料 (0 x 0. 1 , 用 X 射线衍射仪 (XRD 和扫描电子显微镜 (SEM 分析合成 产物的晶体结构及表面形貌 ; 利用充放电仪测定了产物的电化学性能 . 结果表明 , 合成的 L i(N i 1/3Co 1/3M n 1/3 1-x Cr x O 2(x =0. 01, 0. 03, 0. 05, 0. 07 均保持 - 2NaFeO 2层状结构相 , 属于空间 R3m 点群 . L i(Ni 1/3 Co 1/3M n 1/3 0. 95Cr0. 05O 2的电化学性能最佳 , 首次放电容量达 158. 6mA h/g, 在 2. 5~4. 5V 区间 30次循环后比容量衰竭率仅为 3. 92%.Li(Ni 1/3Co 1/3M n 1/3 0. 95Cr 0. 05O 2和 Li(Ni 1/3Co 1/3M n 1/3 CrO 2的电极阻抗变化不同 , 进而影响其电化学性能 . 关键词 :锂离子电池 ; 正极材料 ; 掺杂 ; 电化学性能 中图分类号 :O614. 111; T M 912. 9 文献标志码 :A 锂离子电池因具有比能量高、循环性能好、自放电小、无记忆效应等优点[1], 近年在数码相机、笔记本电脑、电动车及军用通信等领域得到广泛运用 . 目 前 , 研究较多的正极材料主要有层状 LiCoO 2[2]、 LiNiO 2[3]、 LiM nO 2[4]及三元材料 Li(Ni 1/3Co 1/3M n 1/3 CrO 2[5]、尖晶石状 LiMn 2O4[6], 橄榄石型 LiFePO 4[7]等 , 但这些材料都各有优缺点 :如市场上占据领导地位的商业化正极材料LiCoO 2是运用最为成熟的正极材料 , 但 Co 元素价格昂贵且对环境会造成污染 [8]; 尖晶石状 LiMn 2O 4价格相对低廉且较为安全 , 但由于 Jahn Teller 效应 [9]等原因 使得材料循环性能较差 ; 橄榄石型 LiFePO 4具有循环性能好、安全无污染等优点 ,

碳点制备总结

碳量子点和碳纳米管、石墨烯一样是一种新型碳纳米材料,除了碳材料本身的低毒特性,原材料丰富,生物相容性好之外,碳量子点还有一系列其他的独特的性质,例如:多色荧光性、荧光稳定性、导电性和催化特性等。常用来制备碳量子点的方法分为自上而下和自下而上两种方法,其中自上而下的方法是指大分子碳材料通过一定的物理、化学等方法破碎成小分子的碳纳米颗粒,包括:电解法、酸刻蚀、激光刻蚀和高温热解等方法。而自下而上的方法是指将小分子的碳材料通过一定的化学手段合成团聚成更大分子量的碳纳米颗粒,其中包括:化学合成法、水热法、溶剂热法、等方法。 其中我们主要挑选了几种比较常见的制备碳量子点的方法。自上而下中最长用的是酸刻蚀自然界存在的碳源,或者人工合成出来具有特定结构的碳源,前者是对自然存在的碳源加以利用,后者是为了得到更好的碳结构而处理的。常用酸刻蚀的自然界的碳源包括动物毛发、植物纤维等,例如酸刻蚀人类头发[3],这类材料最大的特点就是原料丰富,价格低廉,是材料多级利用很好的选择。另外常用碳纤维、石墨烯、氧化石墨烯、碳纳米管等结构有序的碳材料[4-8]作为碳点的制备原材料,这类材料可以给碳量子点提供更加规则,具有高度结晶特性的结构。碳量子点一般选择硫酸和硝酸等稳定的浓酸作为溶剂刻蚀碳材料,硝酸和硫酸按体积比3:1的混酸是现在酸刻蚀碳材料制备碳量子点的主要方法。这种方法可以根据不同的需要来调节碳量子点表面的含氧基团,是一种表面改性的很好的方法。但是由于酸的引入很难简单地分离和纯化,这也是限制这种方法发展的主要原因。此外除了酸刻蚀方法外,电化学方法点解石墨棒也得到了很大的发展[1].将电极两端接上一定的电压电解成碳量子点溶液,这种方法简单,易操作,而且基

石墨烯修饰电极的电化学性能

https://www.360docs.net/doc/6014760890.html,锦生炭素 石墨烯修饰电极的电化学性能 石墨烯(Graphene)是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料,是构建零维富勒烯、一维碳纳米管、三维石墨等其他碳质材料的基本单元,具有许多优异而独特的物理、化学和机械性能,在微纳电子器件、光电子器件、新型复合材料以及传感材料等方面有着广泛的应用前景,基于石墨烯的相关研究也成为目前电化学领域的热点研究领域之一。 本论文围绕石墨烯的不同修饰电极条件,结合电化学基础研究,开展了石墨烯及其相关的电化学性能研究。具体内容归纳如下: (1)将石墨烯与具有良好导电性能的聚苯胺(PANI)复合,研究了石墨烯/聚苯胺复合物修饰电极的电化学性能。利用石墨烯与聚苯胺之间电子给体与电子受体的相互作用,实现了聚苯胺在中性甚至强碱性溶液中的电化学活性,并利用红外光谱、拉曼光谱和紫外光谱进行了可能的机理探讨。石墨烯/聚苯胺复合物材料在中性溶液里的电化学活性,在生物传感领域具有可能的应用空间;同时,在不同pH 溶液里的电化学活性也为石墨烯/聚苯胺复合物材料在pH传感中提供了可能的应用空间。 (2)将石墨烯与具有电绝缘性能的凡士林混合,研究了石墨烯/凡士林膜电极的电化学性能。循环伏安测试表明:采用10.0 mg/mL、5.0 mg/mL和1.0 mg/mL的石墨烯/凡士林修饰电极可以依次得到常规尺寸电极、亚微尺寸电极和微尺寸的纳米电极阵列,并且通过简单混合所制备的石墨烯/凡士林膜电极具有良好的电化学活性和稳定性。作为新型碳材料的膜电极,石墨烯/凡士林膜电极在基础电化学研究和应用中具有一定的潜在价值。 (3)将石墨烯组装在具有完全电绝缘性能的硫醇自组装膜电极上,研究了石墨烯/硫醇自组装膜电极的电化学性能。交流阻抗数据表明,随着组装时间的增加,石墨烯/硫醇自组装膜电极的电化学阻抗逐渐降低,表明石墨烯在硫醇自组装膜上是一个可控的组装过程。循环伏安测试还表明,石墨烯的组装时间是120 min和5 min时,可以分别得到常规尺寸和微尺寸纳米电极阵列的石墨烯/硫醇自组装膜电极,而且对抗坏血酸、多巴胺、尿酸具有较好的电催化活性。同时,为了探讨可能的实验机理,我们讨论了电子传递的可能原因以及影响自组装膜电极双电层结构的两个因素。结果表明随着硫醇中碳链长度的增加,电子传递速率逐渐降低,氧化还原峰电位的差值逐渐增大;不同碳材料的电子转移速率呈现为:石墨烯>多孔碳>石墨。这种采用简单而有效的方法制备的石墨烯/硫醇自组装膜电极,在电化学理论研究和实际应用中具有较好的前景。 超级电容器是一种绿色、新型的储能元件,由于其高效、无污染的优良特性,符合“低碳”经济的发展要求,受到了人们的高度重视。超级电容器的核心是电极材料。 新兴的石墨烯二维单层原子碳材料因具有大的比表面积、优异的导电性、高的机械强度,被认为是理想的超级电容器电极材料。化学方法制备的氧化石墨烯具有良好的成膜性,可用于制备“石墨烯纸”并进而应用于无支撑电极。 此外,氧化石墨烯上丰富的含氧官能团可用于锚定金属纳米粒子,形成石墨烯复合材料。本论文围绕石墨烯薄膜制备、修饰和电化学电容性质开展研究工作,发展了石墨烯/碳纳米管复合薄膜的溶液铸造制备方法,提出了水热还原制备石墨烯基复合薄膜的途径,并研究了所制备材料的电容性能,取得了

材料制备方法

高活性氧化镁的制备与应用 The preparation and application of highly active magnesium oxide Zhao xian tang (College of Science and Metallurgical Engineering,Wuhan University of Science and Technology,Hubei,, Wuhan,,430081) 摘要:本文论述了高活性氧化镁的特性、制备方法、活性测定及活性影响因素,主要就制备方法进行探讨,了解熟悉高活性氧化镁的生产过程,思考寻求制备更好的高活性氧化镁。 关键词:高活性氧化镁制备 Abstract:This paper discusses the characteristics of the high-activity magnesium oxide, preparation methods, determination of activity and active factors affecting, which mainly discusses the preparation methods, in order to familiar with the production process of highly active magnesium oxide and think for the preparation of highly active magnesium oxide. Keywords: high-activity magnesium oxide preparation method 引言 活性氧化镁的比外表积较大,是制备高功用精密无机材料、电子元件、油墨、有害气体吸附剂的重要质料。这种氧化镁因为其颗粒微细化,外表原子与体相原子数的份额较大而具有极高的化学活性和物理吸附才能。因为具有杰出的烧结功能,

硅碳负极研究发展现状

(姜玉珍山东青岛青岛华世洁环保科技有限公司) 锂离子电池以能量密度高、循环寿命长和对环境友好等优点正在逐步取代镍氢电池,成为最有前途的储能装置。特别在最近几年,随着新能源汽车、便携式电子产品的高速发展,锂离子电池得到了更广泛的关注和更为深入的研究。 负极材料是锂离子电池的重要组成部分,它直接影响着电池的能量密度、循环寿命和安全性能等关键指标。未来的锂离子电池负极材料必须向高容量方向发展,才能解决现有电池能量密度低的问题。硅材料是一种具有超高比容量(理论容量4200 mAh/g)的负极材料,是传统碳系材料容量的十余倍,且放电平台与之相当,因此被视作下一代锂离子电池负极材料的首选。 然而,纯硅在充放电过程中会发生巨大的体积变化(体积膨胀率300%),导致其粉化,进而影响到电池的安全性。另一方面,纯硅的电子导电率较低,很难提升锂离子电池的大电流充放电能力。针对上述两方面问题,国内外学者展开了大量的研发工作,本文就硅碳负极的研究发展现状进行综述。 1、硅碳负极目前存在的主要问题 在锂离子电池首次充电过程中,锂离子嵌入硅碳负极造成硅的体积膨胀,放电时,随着锂离子的脱出,硅碳负极体积收缩,硅的这种体积上的变化会产生大量的不可逆容量损失。造成首次放电效率低。随着充放电循环次数的增加,硅的体积膨胀会使得初次形成的SEI膜不断遭到破坏,同时体积膨胀会露出新鲜的负极表面,新鲜表面又会与电解液、锂离子反应再次形成SEI膜,如此循环往复,锂离子电池的容量不断降低,循环衰减严重,导致寿命降低。此外,纳米级的硅粉价格较高,硅碳负极成本问题也是制约其发展的又一因素。针对首次效率低、循环容量衰减严重的问题,专家学者们通过复合改性、纳米化等各种方式进行研究。 2、硅碳负极制备方法 、静电纺丝 吉林师范大学的曲超群等人通过静电纺丝制备出了硅碳负极粉料。其过程为:将PVP溶于乙醇制备L的溶液,按照Si:PVP=1:5加入硅粉,磁力搅拌、超声分散均匀,以静电纺丝方式制备前驱体,所得纺丝前驱体在马弗炉中以5 ℃/min的速率升温至230℃预氧化30 min,然后置于通有氩气保护的管式炉中650℃烧结7 h随炉冷却后即得Si/C复合材料。材料首次放电容量为g,库伦效率%,第20次循环时材料的放电容量仍能够维持在 mAh/g。 图1、Si/C 复合负极材料在倍率下的充放电曲线但是,该材料的倍率特性较差,将放电倍率提高到到,材料的放电容量为 mAh/g。再次变换充放电倍率至时,材料的放电容量仅为mAh/g。 、高温裂解沥青 西安建筑科技大学的栾振星等人通过高温裂解沥青的方式制备出了硅/碳/碳纳米管复合材料。该方法是将碳纳米管浸入H 2 SO 4 /HNO 3 溶液中震荡搅拌12H,空气中高温处理4H,将纳米硅、碳纳米管放入甲苯超声分散,然后将其按比例倒入溶于甲苯的沥青溶液中,搅拌均匀后真空

碳糊电极和化学修饰碳糊电极的制备及应用综述

碳糊电极和化学修饰碳糊电极的制备及应用综述摘要:碳糊电极和化学修饰碳糊电极在电化学研究中起着非常重要的作用.从电极材料选用和修饰剂选择方面综述了碳糊电极和化学修饰碳糊电极制备的几种方法,概括了近年来化学修饰电极的应用.关键词:碳糊电极;修饰剂;制备;应用;CPE;CMCPE 所谓碳糊电极(carbon paste electrode,简称CPE)是利用导电性的石墨粉(颗粒度0.02 mm~0.01mm)与憎水性的粘合剂(如石蜡、硅油等)混合制成糊状物,再将其涂在电极棒表面或填充入电极管中而制成的一类电极.由于碳糊电极无毒、电位窗口(依实验条件电位范围为-1.4~+1.3V,最高至+1.7 V)制作简单、成本低廉、表面容易更新,备受电化学分析工作者的青睐.然而,单纯的CPE 作用有限,后来通过电极修饰的方法使其具有一定功能,即化学修饰碳糊电极(CMCPE).CMCPE 是在CPE 基础上发展起来的,由碳糊表面接着化学修饰剂构成,通过对电极表面的分子剪裁,可按意图给电极修饰预定的功能.CMCPE的出现提高了CPE 的选择性和灵敏度,使分离、富集和选择性测定三者合而为一. 迄今为止,CPE 及CMCPE 已在无机物分析、有机物分析及药物分析、电化学和生物传感器等研究中得到广泛应用. 1. 碳糊电极(CPE)的制备方法 将石墨粉和粘合剂按适当比例充分混匀至糊状,将该糊状物压入适当直径的绝缘槽内(如玻璃管等),另一端与导线相连,紧密

填实,抛光即可.从CPE 的制备方法可知,其原料除石墨粉外,还有粘合剂,这里粘合剂的作用仅使电极成型而不参与导电.石墨粉与粘合剂混合的比例是CPE 制备的关键因素之一.通常因粘合剂种类不同,混合比例也不同.制备CPE 的粘合剂主要有两大类. 1.1 非导体粘合剂 (1)有机液体粘合剂,如石蜡、硅油、矿物油、环氧树脂等.在这类电极上,电化学反应在电极与试液界面上进行. (2)固体粘合剂,如固体石蜡、PVC(Polyvinyl chlorid)等.固体石蜡作粘合剂的CPE 比普通CPE 具有更多的优越性,如电极表面光洁稳定、重现性好、背景噪音低、灵敏度高、选择性好等,并且能够在流动体系中应用. 1.2 电解质溶液粘合剂 NaOH 即是一种电解质溶液粘合剂,使用这类粘合剂制备的CPE,电化学反应可在电极本体内进行,从而扩大了CPE 的应用范围,电极表面易于更新,正电位残余电流低.但由于该电极坚固性较差,在负电位区背景电流大,导致以该种粘合剂制备的CPE 在电化学研究中鲜于使用. 2. 化学修饰碳糊电极(CMCPE)的制备方法 CMCPE 与普通CPE 不同的是决定电极性能的关键因素是修饰剂. 修饰剂的种类和用量直接关系到电极的灵敏度和选择性. 修

多孔碳材料制备与应用

摘要 离子液体因为具有绿色环保、不易挥发、稳定性高以及结构设计性强等特点,最几年在合成碳材料中的应用引起了人们的广泛关注[1]。且因多孔碳材料质量轻,法及其相关表征。稳定性好,耐高温,耐酸碱,无毒性,吸附性好等优点而在多领域中被广泛应用。本文主要介绍的是以PEI(聚醚酰亚胺Polyetherimide)为原料制备离子液体前驱体并制得碳材料的方法。首先通过向原材料PEI中加入溴乙腈(BrCH2CN)制备离子液体前驱体,向得到的离子液体前驱体中加入二氰胺银[AgN(CN)2]进行阴离子交换反应,最后通过活化法得到多孔碳材料。这种方法的最大优点是有较高的碳产率。 关键词:离子液体、阴离子交换法、多孔碳材料

Abstract In recent years,the application of ionic liquid in the synthesis of carbon materials has aroused extensive attention because of its features, such as green, less volatile, high stability and structural design of characters. And because the porous carbon material with light weight, good stability, high temperature resistance, acid and alkali resistant, non-toxic and good adsorption, it has been used in many fields. This paper mainly introduces the PEI (Polyetherimide) prepared for ionic liquid precursors, methods of carbon materials and related characterization.First by PEI of raw materials to join bromoacetonitrile (BrCH2CN) of ionic liquid precursor preparation, obtained by ionic liquid precursor to join dicyanamide silver [AgN (CN) 2] by anion exchange reaction, the activation method of porous carbon materials.The greatest advantage of this method is that there is a high carbon yield. Keywords: Ionic liquid, anion exchange, porous carbon material.

清华大学硅碳负极方面的研究

清华大学关于硅碳复合负极材料方面的专利汇总 清华大学化学工程系魏飞教授关于硅碳负极方面的专利在soopat或佰腾专利搜索只能检索到一篇(201510395054.7),且还未授权,其专利大致情况如下所示: 该硅碳复合材料是一种核壳结构,其中以硅或其氧化物为核,石墨烯为壳的亚/微米颗粒,所得材料的粒径尺寸在0.05-15um之间,石墨烯的重量占核壳结构颗粒总重量的1-8wt%,且核壳结构的比表面积等于或小于原始硅或其氧化物颗粒的比表面积。制备的复合材料宏观形貌为球形、棒状、片状、不规则多面体形状。其制备方法包括如下步骤: 1)在常温下,将含碳粘合剂(如直连、直链淀粉、葡萄糖、多羟基醇)溶于去离子水中,持续搅拌并缓慢加热至50-100℃,保持恒温1-6小时,得到粘性液体; 2)将粒径为0.1um-10um的硅或其氧化物颗粒加入到步骤1)所制备的粘性液体中,搅拌得到固含量为30-60wt%悬浊液浆料; 3)将步骤2)得到的浆料进行喷雾造粒,得到粒径分布在50-300um之间的多孔球形颗粒,即二级结构颗粒; 4)将步骤3)得到的二级结构颗粒填充到流化床中,在惰性气氛中加热至反应温度700-1000℃,然后通入碳源(如甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、甲苯、苯等),惰性气体和碳源的总空速为500-900 h-1,保持碳源与惰性气体的体积比在0.5-2之间,进行化学气相沉积,反应时间为20-60min,得到粒径尺寸为0.05-15um的石墨烯包覆的硅或其氧化物核壳结构。 清华大学材料系黄正宏教授有一篇关于硅碳负极方面的专利(200910082897.6)。该专利的大致情况如下所示。 该复合负极材料由基体和均匀分布其中的颗粒组成,其中颗粒是一种具有纳米尺寸的核壳结构颗粒;所述纳米颗粒的核为纳米硅,壳为有机物热解得到的无定型碳,所述的基体是高压静电电纺制备的有机纤维热解碳化后得到的,为不规则多孔洞的无定型碳网络结构。其大致步骤如下:

碳糊电极的制备、处理及表征

实验二碳糊电极的制备、处理与表征(CV 法) 一、实验目的 1. 学习和掌握碳糊电极的制作方法; 2. 了解碳糊电极的性质。 二、实验原理 CHI 660电化学工作站(上海辰华公司)。实验采用三电极系统,以碳糊电极(φ= 2.4 mm)作为工作电极,对电极为铂丝电极,参比电极为银/氯化银电极(Ag/AgCl Sat. KCl)。 碳粉,石墨粉,糊碳(Electrodag 423SS, Acheson Colloids, Plymouth, UK ) ,银糊(silver ink,Electrodag 427,SS Acheson Colloids, Plymouth, UK) 氯化银糊(sliver chloride ink ,DB 2275, Acheson Colloids, Plymouth, UK),液体石蜡油。二硫化钼,玻璃研钵,环氧树脂版(0.5 mm),自制不绣钢电极摸版,玻璃管(φ= 2.4 mm),铜导线。所用试剂均为分析纯,所有溶液均为二次去离子超纯水(Milli-Q公司超纯水(18. 0 MΩ)。0.10 mol·L-1K4 [Fe(CN)6];0 10 mol·L-1 KCl。 三、实验步骤 1. 碳糊电极的制备与性能评价 将100 μL 液体石蜡油加入到盛有800 mg碳粉或石墨粉的玻璃研钵中,充分研磨得到颗粒细小、均匀的碳糊,再将其装填到玻璃管(φ= 2.4 mm)中,插入铜导线,即制成碳糊电极。

将100 μL 液体石蜡油加入到盛有800 mg碳粉或石墨粉及一定量二硫化钼混合的(这个条件要选择)玻璃研钵中,充分研磨得到颗粒细小、均匀的碳糊,再将其装填到玻璃管(φ= 2.4 mm)中,插入铜导线,即制成碳糊电极。 将所制碳糊电极在滤纸上磨檫处理,使其表面至平整。每次实验前碳糊电极均在0.10 mol/L 磷酸盐缓冲溶液(pH=7.4)中以100 mV/s扫速在0 ~ 1.2 V之间循环扫描,直至得到稳定的循环伏安曲线为止。 1. 考察不同量的二硫化钼对碳糊电极电化学行为性能的影响, 在0.04 mol·L-1 K4[Fe(CN)6] (含支持电解质KCl浓度为0.1 mol·L-1)溶液中,插入处理好的碳糊电极,以此更新处理的碳糊电极为指示电极,铂丝电极为辅助电极,饱和甘汞电极为参比电极,进行循环伏安仪测定。以5 mV/s、25 mV/s、50 mV/s、80 mV/s、100 mV/s、150 mV/s、200 mV/s的扫描速度,在-0.2至+0.6 V电位范围内扫描,分别记录循环伏安图,考察峰电流与扫速的关系。计算电极面积。 更新电极表面5次,测量某已确定(如50 mV/s)扫速下5次电极所得电流的相对标准偏差。说明电极制作的重复性。 2. 考察不同量的二硫化钼对碳糊电极上钌联吡啶电化学发光行为的影响 发光试验同第二次试验的过程,电极换为不同的碳糊电极。

微米、纳米级碳材料的溶剂热合成与表征

微米、纳米级碳材料的溶剂热合成与表征 目前,如何控制纳米材料的合成,实现对其生长方向、尺寸、维度、组成、结构以至性能的调控,对于深入研究纳米材料内部结构与其特殊性质之间的关联,并最终使其能够按照人们的意愿进行组装,是材料科学面临的重大课题之一。自从上世纪八、九十年代富勒烯和纳米碳管的相继发现,微尺度碳材料以其独特的物理、化学和机械性能而受到世界范围内科学家的广泛关注。 本论文在纳米碳管的低温液相合成,新型碳空壳结构的设计合成与形成机制研究,碳纳米片层结构的合成与组装等方面取得了一定的成果,并对所获新型微尺度碳结构的物理性质进行了初步研究。此外,还对混合溶剂热条件下碲的重结晶过程进行研究,制备了新型的十字交叉的六足状微结构,并对其形成机制进行了初步探讨。 1.发展了纳米碳管的低温溶剂热制备技术。在对Friedel-Crafts反应机理进行充分分析的基础上,实现了多壁纳米碳管的低温溶剂热合成;通过研究石墨片层与纳米碳管在结构上的相似性,利用微小石墨片层的卷曲,室温下在液态二硫化碳介质中使用超声波处理石墨颗粒成功获得了竹节状纳米碳管。 对这些管状纳米结构形成机制进行研究,提出了纳米碳管形成中的层状卷曲机制。这些方法为研究层状化合物一维纳米结构的形成机制提供了新的思路。 2.根据溶质从过饱和溶液中析出的原理,通过调节系统降温过程,利用高温下不饱和金属镍—碳液态合金成功获得了具有不同形貌的碳空壳结构,并对其之间的转化与联系进行了分析与讨论。 3.发展了多层碳空壳结构的制备方法。 通过金属汞与二硫化碳高温反应获得了双层碳空壳结构,研究并提出了低熔

点非活泼金属与二硫化碳之间高温溶剂热反应中的逐层包覆—硫化机制,在此基础上进一步获得了三层碳空壳结构。相对于单层空壳结构,多层空壳结构拥有更加优越的热稳定性,在复合催化剂载体、物质的分隔储存和输运等方面具有潜在的应用价值。 4.利用碳纳米片层结构生长过程中内部结构缺陷对其生长方向的影响,采用简单的溶剂热法合成了碳纳米片层结构及其花簇状组装体,研究表明所获得的产物具有较大的比表面积,在催化剂载体与气体吸附等领域显示了广阔的应用前景。

材料制备与合成

《材料制备与合成[料]》课程简介 课程编号:02034916 课程名称:材料制备与合成/Preparation and Synthesis of Materials 学分: 2.5 学时:40 (课内实验(践):0 上机:0 课外实践:0 ) 适用专业:材料科学与工程 建议修读学期:6 开课单位:材料科学与工程学院材料物理与化学系 课程负责人:方道来 先修课程:材料化学基础、物理化学、材料科学基础、金属材料学 考核方式与成绩评定标准:期末开卷考试成绩(占80%)与平时考核成绩(占20%)相结合。 教材与主要参考书目: 教材:《材料合成与制备》. 乔英杰主编.国防工业出版社,2010年. 主要参考书目:1. 《新型功能材料制备工艺》, 李垚主编. 化学工业出版社,2011年. 2. 《新型功能复合材料制备新技术》.童忠良主编. 化学工业出版社,2010年. 3. 《无机合成与制备化学》. 徐如人编著. 高等教育出版社, 2009年. 4. 《材料合成与制备方法》. 曹茂盛主编. 哈尔滨工业大学出版社,2008年. 内容概述: 本课程是材料科学与工程专业本科生最重要的专业选修课之一。其主要内容包括:溶胶-凝胶合成法、水热与溶剂热合成法、化学气相沉积法、定向凝固技术、低热固相合成法、热压烧结技术、自蔓延高温合成法和等离子体烧结技术等。其目的是使学生掌握材料制备与合成的基本原理与方法,熟悉材料制备的新技术、新工艺和新设备,理解材料的合成、结构与性能、材料应用之间的相互关系,为将来研发新材料以及材料制备新工艺奠定坚实的理论基础。 The course of preparation and synthesis of materials is one of the most important specialized elective courses for the undergraduate students majoring in materials science and engineering. It includes the following parts: sol-gel method, hydrothermal/solvothermal reaction method, CVD method, directional solidification technique, low-heating solid-state reaction method, hot-pressing sintering technique, self-propagating high-temperature synthesis, and SPS technique. Its purpose is to enable students to master the basic principles and methods of preparation and synthesis of materials, and grasp the new techniques, new processes and new equipments, and further understand the relationship among the synthesis, structure, properties and the applications of materials. The course can lay a firm theoretical foundation for the research and development of new materials and new processes in the future for students.

锂离子电池硅_碳复合负极材料的研究进展_张瑛洁

第34卷第4期 硅酸盐通报Vol.34No.42015年4月BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY April ,2015 锂离子电池硅/碳复合负极材料的研究进展 张瑛洁,刘洪兵 (东北电力大学化学工程学院,吉林132012) 摘要:负极材料是制约锂离子电池发展的重要因素之一。硅/碳复合材料储锂容量高、循环稳定性好,是目前制备 新型锂离子电池负极材料的研究热点。介绍了硅/碳复合材料的不同制备方法和复合结构以及优良的电化学性 能,综述了硅/碳复合材料的研究进展,并对未来的发展方向进行了展望。 关键词:锂离子电池;硅/碳复合材料;制备方法;复合结构;电化学性能 中图分类号:TQ152文献标识码:A 文章编号:1001- 1625(2015)04-0989-06Research Progress on Si /C Composite Anode Materials for Lithium-ion Battery ZHANG Ying-jie ,LIU Hong-bing (School of Chemical Engineering ,Northeast Dianli University ,Jilin 132012,China ) Abstract :Anode materials is a major factor that restricts the development of lithium-ion batteries.Si /C composite materials ,which possesses high capacity and cycling stability ,becomes the hot spot to preparation of new type lithium-ion battery anode materials at present.Different preparation methods of Si /C composite materials ,composite structures ,and excellent electrochemical performance were introduced.And the research progress of Si /C composites was summarized.Subsequently ,the future development direction of Si /C composite materials was prospected as well. Key words :lithium ion battery ;Si /C composite materials ;preparation method ;complex structure ; electrochemical performance 基金项目:吉林省科技厅产业技术创新战略联盟项目(20130305017GX );吉林省教育厅吉教科合字[ 2014]第103号作者简介:张瑛洁(1969-),女,教授, 博士.主要从事水的深度处理方面的研究.1引言 负极材料储锂容量是制约锂离子电池应用范围的关键因素,硅/碳复合材料作为一类应用潜力巨大的负 极材料, 成为近年来研究的热点。碳与硅相近似的化学性质,为两者的紧密结合提供了理论依据,所以碳常用作与硅复合的首选基质。硅通常与石墨、石墨烯、无定型碳和碳纳米管等不同的碳基质制备复合材料,在硅碳复合的体系中硅主要作为活性物质,提供容量 [1-3];碳材料一般作为分散基质,限制硅颗粒的体积变化,并作为导电网络维持电极内部良好的电接触[4-6]。理论上,硅/碳复合材料储锂容量高,导电性能好,但要成为可商用的锂离子电池负极材料,面临着两个基本的挑战:循环稳定性差和可逆循环容量保持率低。不同的制备方法以及复合结构都会对复合材料的电化学性能产生影响,开发强附着性、紧密电接触、耐用的新型硅碳复合材料,对促进硅/碳复合材料实际应用的进程具有重大意义。本文着重从制备方法、复合结构及电化学性能等方面综述了硅/碳复合材料近年来的研究进展,以期对后续的研究人员的相关实验提供理论依据。DOI:10.16552/https://www.360docs.net/doc/6014760890.html,ki.issn1001-1625.2015.04.018

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