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不同氮源掺杂石墨烯电极材料的制备及电化学性能 被引量:1
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作者 郝亚玲 李春丽 +5 位作者 周楠 程佳豪 王佳瑞 霍蓉 王德龙 杨鹏 《化工进展》 北大核心 2025年第9期5150-5160,共11页
全钒液流电池(VRFB)作为一种电化学储能技术,因其资源自主可控、无交叉污染和不易受环境干扰等优点备受关注。优化VRFB的电极材料可以显著提高其能量效率和稳定性。本文以天冬氨酸、多巴胺、2-氨基吡啶和2-甲基咪唑(2-MI)作为不同结构... 全钒液流电池(VRFB)作为一种电化学储能技术,因其资源自主可控、无交叉污染和不易受环境干扰等优点备受关注。优化VRFB的电极材料可以显著提高其能量效率和稳定性。本文以天冬氨酸、多巴胺、2-氨基吡啶和2-甲基咪唑(2-MI)作为不同结构掺氮剂与石墨烯的衍生物氧化石墨烯(GO)表面的含氧官能团进行键合,采用水热法和冷冻干燥技术制备氮掺杂石墨烯气凝胶(NGA)。通过分析对比不同NGA的微观形貌、缺陷程度、物相组成及电化学性能,探究不同掺氮剂对NGA的氮含量、层间距、缺陷程度及电化学性能的影响。研究结果表明,掺氮剂选用五元杂环结构的2-MI制备NGA具有较高的氮含量(5.16%)、层间距(0.367nm)及ID/IG值(1.12),其不仅为V^(2+)/V^(3+)提供了储存场所,并且为V^(2+)/V^(3+)电对提供了更多的活性位点促进了电荷转移和离子传递。将2-MI-NGA涂覆在碳毡(CF)上作为VRFB的负极材料进行单电池充放电测试,在80mA/cm^(2)电流密度下,其过电位仅为CF的10%,有效降低了电池极化,同时2-MI-NGA@CF的放电容量相较CF电池增加了241mA·h。在200mA/cm^(2)电流密度下,2-MI-NGA@CF的能量效率相较于CF提高了16.8%,并且始终保持在63.5%左右稳定运行。该研究为高性能全钒液流电池电极材料的改性提供了新思路。 展开更多
关键词 不同结构含氮有机物 石墨烯基气凝胶 氮掺杂 全钒液流电池 电化学性能
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纳米结构Co-Nd-MOF/GO电极材料的制备及电化学性能
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作者 王德龙 邢世禄 +5 位作者 李春丽 周楠 郝亚玲 霍蓉 李秀华 刘惠锋 《高等学校化学学报》 北大核心 2025年第11期102-113,共12页
钒氧化还原液流电池(VRFB)被认为是最具有前景的大规模储能体系之一,但电极材料在高电流密度下能量效率低制约了VRFB的发展,对电极材料进行修饰改性可提高其能量效率和稳定性.本文以钕基金属有机框架(Nd-MOF)为前驱体,引入过渡金属钴进... 钒氧化还原液流电池(VRFB)被认为是最具有前景的大规模储能体系之一,但电极材料在高电流密度下能量效率低制约了VRFB的发展,对电极材料进行修饰改性可提高其能量效率和稳定性.本文以钕基金属有机框架(Nd-MOF)为前驱体,引入过渡金属钴进行掺杂;并采用水热法使Co-Nd-MOF与具有高导电性的氧化石墨烯(GO)通过GO的含氧官能团键合,制备出具有优异电化学性能的Co-Nd-MOF/GO-2复合材料,并将其作为修饰空白碳毡(CF)的电极材料应用于VRFB负极.电化学测试结果表明,Co-Nd-MOF/GO-2对V^(2+)/V^(3+)的氧化还原反应具有优异的电催化作用,可以提高VRFBs的电压效率(VE)和能量效率(EE).在50mA/cm^(2)电流密度下,Co-Nd-MOF/GO-2复合材料修饰电极相较于CF过电位降低了259.7 mV,放电容量提高了263 mA·h;在140 mA/cm^(2)电流密度下,该修饰电极相较于CF的VE和EE分别提高了9.2%和10.0%,循环之后电流密度调回50 mA/cm^(2),VE和EE几乎无衰减,表现出良好的循环稳定性.研究结果表明,Co的掺杂提供了额外的金属节点和自由空穴,而GO的复合降低了MOF的团聚程度并为V^(2+)/V^(3+)反应提供了更多活性位点,从而促进了电荷转移和离子传递.上述效应加上GO与Co-Nd-MOF之间的协同作用,共同显著提升了复合电极材料的导电性能.该研究为推进VRFB的进一步应用提供了一种可行的方法. 展开更多
关键词 金属有机框架 CO掺杂 氧化石墨烯 钒氧化还原液流电池 电催化活性
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磷酸在GO插层阶段的功能化调控及机理 被引量:2
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作者 王佳瑞 李春丽 +3 位作者 程佳豪 郝亚玲 周楠 杨鹏 《高等学校化学学报》 SCIE EI CSCD 北大核心 2024年第1期61-71,共11页
针对氧化石墨烯(GO)制备过程中插层阶段的调控及机理研究对GO功能化应用于电极材料具有重要的研究意义.本文在改进Hummers法的基础上,向H_(2)SO_(4)插层剂中加入不同体积的H_(3)PO_(4),制备了不同氧化程度的GO.利用扫描电子显微镜(SEM)... 针对氧化石墨烯(GO)制备过程中插层阶段的调控及机理研究对GO功能化应用于电极材料具有重要的研究意义.本文在改进Hummers法的基础上,向H_(2)SO_(4)插层剂中加入不同体积的H_(3)PO_(4),制备了不同氧化程度的GO.利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)等表征手段,分析了不同氧化程度的GO的微观形貌、元素组成、氧化程度,以探究H_(3)PO_(4)在插层石墨过程中的作用机理;并采用循环伏安法(CV)和交流阻抗法(EIS)对不同H_(2)SO_(4)/H_(3)PO_(4)体积比下的GO进行电化学性能测试,分析了H_(3)PO_(4)对GO电化学性能的影响,以达到调控石墨的插层氧化从而提升GO导电性的目的.结果表明,单一的H_(2)SO_(4)使GO基面上的邻位二醇过度氧化造成孔洞,H_(3)PO_(4)的加入会扩大石墨层间距,使氧化剂更易进入石墨层间,并与1,2-二醇反应生成环状结构以起到保护基面的作用,从而提高GO的导电性.H_(3)PO_(4)作为辅助酸会协助H_(2)SO_(4)制备基面更加完整且氧化程度更高的GO,但其酸性较弱,不可完全代替H_(2)SO_(4)在氧化过程中的作用. 展开更多
关键词 氧化石墨烯 磷酸插层 机理研究 电化学 化学反应 部分氧化
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类Fenton反应去除水体中络合态金属的研究进展 被引量:1
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作者 杨晓霞 朱颖 +2 位作者 曹英楠 刘建国 崔金虎 《水处理技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期15-20,共6页
水体中有机络合态金属是一类结构稳定且难处理的污染物,种类繁多,对人类健康具有潜在危害。类Fenton反应在络合态金属的去除中具有高效、快速、反应彻底的优点。基于为水体中络合态金属处理奠定方法选择和机理分析的目的,本文综述了类Fe... 水体中有机络合态金属是一类结构稳定且难处理的污染物,种类繁多,对人类健康具有潜在危害。类Fenton反应在络合态金属的去除中具有高效、快速、反应彻底的优点。基于为水体中络合态金属处理奠定方法选择和机理分析的目的,本文综述了类Fenton反应去除有机络合态金属的研究,主要阐述了光Fenton、电Fenton、微波Fenton、超声Fenton及协同Fenton技术的去除机制和影响因素,对比分析了各方法的优缺点,展望了未来络合态金属去除的发展和应用前景。 展开更多
关键词 络合态金属 羟基自由基 机理分析 优缺点 发展前景
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改进Hummers法制备氧化石墨烯的机理研究 被引量:12
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作者 徐博 李春丽 +3 位作者 张浩月 弓哲 于颖 邱广明 《膜科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期18-26,共9页
基于改进Hummers法,在不使用硝酸钠的情况下制备氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO),实验研究了制备过程中氧化剂用量及中温阶段氧化反应时间对GO氧化程度的影响.采用扫描电镜(SEM)对GO样品的形态结构进行表征;采用傅里叶红外光谱(FTIR)、X... 基于改进Hummers法,在不使用硝酸钠的情况下制备氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO),实验研究了制备过程中氧化剂用量及中温阶段氧化反应时间对GO氧化程度的影响.采用扫描电镜(SEM)对GO样品的形态结构进行表征;采用傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线能谱(EDS)、激光显微拉曼光谱(Raman)对样品的官能团及氧化程度进行分析;采用热重分析(TG-DTG)对样品进行热稳定性测试.SEM图片显示,氧化剂用量和氧化反应时间在一定程度上影响所制备GO的表面形貌;Raman光谱表明制备的GO具有不同的缺陷密度;FTIR和EDS分析发现GO表面含丰富含氧官能团,不同GO样品的含氧量在33%~43%之间,C/O在1.9~1.2之间;TGA分析与元素分析结果相关,表明热失重与元素组成有明显的依赖关系,由于氧含量提高,GOc-3具有最大的失重,而GOa-1具有较高的热稳定性.基于改进的Hummers法制备GO的氧化剂用量和氧化时间的结果分析为后续GO功能化改性提供了理论和数据支撑. 展开更多
关键词 改进Hummers法 氧化石墨烯 氧化程度 热稳定性
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