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MOF模板法合成氮掺杂碳材料用于增强电化学钠离子储存和去除
1
作者
王卓
白雪
+4 位作者
张可新
王鸿志
董家宝
高源
赵斌
《物理化学学报》
北大核心
2025年第3期94-103,共10页
电极材料在电容去离子技术中起到决定性作用,影响着盐离子的去除和电荷储存能力。本文通过碳化MOF-5和三聚氰胺的混合物,成功制备了氮掺杂的分级多孔碳,其中三聚氰胺起着氮源和造孔剂的双重作用。通过优化碳化温度,得到的MOF-5衍生纳米...
电极材料在电容去离子技术中起到决定性作用,影响着盐离子的去除和电荷储存能力。本文通过碳化MOF-5和三聚氰胺的混合物,成功制备了氮掺杂的分级多孔碳,其中三聚氰胺起着氮源和造孔剂的双重作用。通过优化碳化温度,得到的MOF-5衍生纳米多孔碳(NPC-800),其不但保持着MOF-5原始的立方体形貌、还具有大的比表面积、高氮含量和良好的润湿性。NPC-800电极在0.2 A·g^(−1)电流密度下具有91.8 mAh·g^(−1)的高比容量。在5 A·g^(−1)的电流密度下循环50000次,容量保持率为100%,展现出超长的循环稳定性。在500 mg·L^(−1)的NaCl溶液,施加恒压1.2 V,NPC-800电极具有高的脱盐容量24.17 mg·g^(−1),快的脱盐速度2.8 mg·g^(−1)·min^(−1)和较稳定的再生循环能力。因此,以金属有机框架为模板合成氮掺杂的碳材料,能够有效增强钠离子的电化学储存和去除能力,有望成为电容去离子电极材料的最佳选择。
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关键词
金属有机框架
电化学性能
钠离子储存
电容去
离子
能源
储存
机制
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职称材料
沥青/多孔碳共碳化制备高容积储钠碳材料
2
作者
张阳阳
许连飞
+4 位作者
古容瑶
甄蒙蒙
王鑫
杨建成
沈伯雄
《洁净煤技术》
2025年第8期120-132,共13页
为了将煤炭和煤炭衍生物沥青制备成具有高性能储钠的煤基碳负极材料,提出了煤炭中温活化-与沥青高温共碳化的闭孔结构梯级构筑方法,对煤炭先经NaOH中温活化形成的高容积多孔碳,然后与沥青混合、高温共碳化形成的具有高容积闭孔结构的煤...
为了将煤炭和煤炭衍生物沥青制备成具有高性能储钠的煤基碳负极材料,提出了煤炭中温活化-与沥青高温共碳化的闭孔结构梯级构筑方法,对煤炭先经NaOH中温活化形成的高容积多孔碳,然后与沥青混合、高温共碳化形成的具有高容积闭孔结构的煤基碳负极材料进行了研究。结果表明:沥青与多孔碳高温共碳化抑制了沥青单独高温碳化时长程有序碳微晶结构的形成,并实现了多孔碳开孔结构向闭孔结构的高效转化,形成的碳负极材料具有0.252 cm^(3)/g的高闭孔容积,而比表面积只有6.09 m^(2)/g。并进一步通过研究NaOH与煤的比例、沥青与多孔碳比例、碳化温度等的影响,发现当NaOH与煤炭质量比为1∶1时开展700℃中温活化,沥青与多孔碳质量比为2∶1、碳化温度为1400℃时开展高温碳化,所形成的闭孔碳(AC/ZL-1400)的结构与钠离子储存性能最佳。AC/ZL-1400在30 mA/g时显示出高达360.1 mAh/g的储钠容量,首圈库伦效率为81.27%。此外,在150 mA/g下进行400次长循环后,AC/ZL-1400的容量仍可达182.50 mAh/g。该方法为煤炭衍生物沥青与低阶煤的高值化利用提供了新途径。
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关键词
煤基碳负极
碳化
碳微晶结构
闭孔结构
钠离子储存
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职称材料
题名
MOF模板法合成氮掺杂碳材料用于增强电化学钠离子储存和去除
1
作者
王卓
白雪
张可新
王鸿志
董家宝
高源
赵斌
机构
上海理工大学材料与化学学院
出处
《物理化学学报》
北大核心
2025年第3期94-103,共10页
基金
国家自然科学基金(22209114)
上海市教育委员会和上海市教育发展基金会晨光计划(21CGA56)
+1 种基金
上海市自然科学基金(21ZR1445700)
上海市青年科技英才扬帆计划(21YF1430800)资助项目。
文摘
电极材料在电容去离子技术中起到决定性作用,影响着盐离子的去除和电荷储存能力。本文通过碳化MOF-5和三聚氰胺的混合物,成功制备了氮掺杂的分级多孔碳,其中三聚氰胺起着氮源和造孔剂的双重作用。通过优化碳化温度,得到的MOF-5衍生纳米多孔碳(NPC-800),其不但保持着MOF-5原始的立方体形貌、还具有大的比表面积、高氮含量和良好的润湿性。NPC-800电极在0.2 A·g^(−1)电流密度下具有91.8 mAh·g^(−1)的高比容量。在5 A·g^(−1)的电流密度下循环50000次,容量保持率为100%,展现出超长的循环稳定性。在500 mg·L^(−1)的NaCl溶液,施加恒压1.2 V,NPC-800电极具有高的脱盐容量24.17 mg·g^(−1),快的脱盐速度2.8 mg·g^(−1)·min^(−1)和较稳定的再生循环能力。因此,以金属有机框架为模板合成氮掺杂的碳材料,能够有效增强钠离子的电化学储存和去除能力,有望成为电容去离子电极材料的最佳选择。
关键词
金属有机框架
电化学性能
钠离子储存
电容去
离子
能源
储存
机制
Keywords
Metal-organic framework
Electrochemical property
Sodium ion storage
Capacitive deionization
Energy storage mechanism
分类号
O646 [理学—物理化学]
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职称材料
题名
沥青/多孔碳共碳化制备高容积储钠碳材料
2
作者
张阳阳
许连飞
古容瑶
甄蒙蒙
王鑫
杨建成
沈伯雄
机构
河北工业大学能源与环境工程学院
出处
《洁净煤技术》
2025年第8期120-132,共13页
基金
河北省创新研究群体资助项目(E2021202006)
河北省自然科学基金资助项目(E2024202242)。
文摘
为了将煤炭和煤炭衍生物沥青制备成具有高性能储钠的煤基碳负极材料,提出了煤炭中温活化-与沥青高温共碳化的闭孔结构梯级构筑方法,对煤炭先经NaOH中温活化形成的高容积多孔碳,然后与沥青混合、高温共碳化形成的具有高容积闭孔结构的煤基碳负极材料进行了研究。结果表明:沥青与多孔碳高温共碳化抑制了沥青单独高温碳化时长程有序碳微晶结构的形成,并实现了多孔碳开孔结构向闭孔结构的高效转化,形成的碳负极材料具有0.252 cm^(3)/g的高闭孔容积,而比表面积只有6.09 m^(2)/g。并进一步通过研究NaOH与煤的比例、沥青与多孔碳比例、碳化温度等的影响,发现当NaOH与煤炭质量比为1∶1时开展700℃中温活化,沥青与多孔碳质量比为2∶1、碳化温度为1400℃时开展高温碳化,所形成的闭孔碳(AC/ZL-1400)的结构与钠离子储存性能最佳。AC/ZL-1400在30 mA/g时显示出高达360.1 mAh/g的储钠容量,首圈库伦效率为81.27%。此外,在150 mA/g下进行400次长循环后,AC/ZL-1400的容量仍可达182.50 mAh/g。该方法为煤炭衍生物沥青与低阶煤的高值化利用提供了新途径。
关键词
煤基碳负极
碳化
碳微晶结构
闭孔结构
钠离子储存
Keywords
coal-based carbon anode
carbonization
carbon microcrystalline structure
closed-cell structure
sodium ion storage
分类号
TQ53 [化学工程]
TK02 [化学工程—煤化学工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
MOF模板法合成氮掺杂碳材料用于增强电化学钠离子储存和去除
王卓
白雪
张可新
王鸿志
董家宝
高源
赵斌
《物理化学学报》
北大核心
2025
0
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职称材料
2
沥青/多孔碳共碳化制备高容积储钠碳材料
张阳阳
许连飞
古容瑶
甄蒙蒙
王鑫
杨建成
沈伯雄
《洁净煤技术》
2025
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职称材料
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