电化学阻抗解析多壁碳纳米管_活性炭的电化学性能_耿新
电化学阻抗谱的应用及其解析方法(精)
电化学阻抗谱的应用及其解析方法交流阻抗发式电化学测试技术中一类十分重要的方法,是研究电极过程动力学和表面现象的重要手段。
特别是近年来,由于频率响应分析仪的快速发展,交流阻抗的测试精度越来越高,超低频信号阻抗谱也具有良好的重现性,再加上计算机技术的进步,对阻抗谱解析的自动化程度越来越高,这就使我们能更好的理解电极表面双电层结构,活化钝化膜转换,孔蚀的诱发、发展、终止以及活性物质的吸脱附过程。
1. 阻抗谱中的基本元件交流阻抗谱的解析一般是通过等效电路来进行的,其中基本的元件包括:纯电阻R ,纯电容C ,阻抗值为1/j ωC ,纯电感L ,其阻抗值为j ωL 。
实际测量中,将某一频率为ω的微扰正弦波信号施加到电解池,这是可把双电层看成一个电容,把电极本身、溶液及电极反应所引起的阻力均视为电阻,则等效电路如图1所示。
Element Freedom Value Error Error %Rs Free(+2000N/A N/ACab Free(+1E-7N/A N/A Cd Fixed(X0N/A N/A Zf Fixed(X0N/A N/ARt Fixed(X0N/A N/ACd'Fixed(X0N/A N/AZf'Fixed(X0N/A N/ARb Free(+10000N/A N/A Data File:Circuit Model File:C:\Sai_Demo\ZModels\12861 Dummy Cell.mdlMode:Type of Weighting:Data-Modulus图1.用大面积惰性电极为辅助电极时电解池的等效电路图中AB 分别表示电解池的研究电极和辅助电极两端,Ra,Rb 分别表示电极材料本身的电阻,Cab 表示研究电极与辅助电极之间的电容,Cd 与Cd ’表示研究电极和辅助电极的双电层电容,Zf 与Zf ’表示研究电极与辅助电极的交流阻抗。
通常称为电解阻抗或法拉第阻抗,其数值决定于电极动力学参数及测量信号的频率,Rl 表示辅助电极与工作电极之间的溶液电阻。
炭材料在电化学应用中的研究进展
炭材料在电化学应用中的研究进展炭材料是一种极其重要的材料，其具有多种功能，包括高导电性、高稳定性、优异的化学惰性和低比表面积等特点。
由于其电化学性质的优异性，炭材料在电化学应用方面具有广泛的用途，例如作为电极材料、催化剂和电解质等。
近年来，随着化学、物理和材料科学的发展，炭材料在电化学应用中的研究也取得了很大的进展。
本文将重点介绍炭材料在电化学应用中的研究进展，包括其在电池和超级电容器方面的应用。
一、炭材料在电池方面的应用1. 石墨烯材料电极石墨烯是一种具有单层结构的炭材料，其高导电性和高比表面积使得其成为电池材料的研究热点之一。
石墨烯材料电极在锂离子电池、钠离子电池和锂硫电池等方面的应用均已得到了广泛的研究。
例如，石墨烯材料在锂离子电池中作为电极，其容量和循环寿命均得到了显著提高。
2. 碳纳米管材料电极碳纳米管材料是一类具有蜂窝结构的炭材料，其高比表面积和优异的电导率使之成为电池电极材料的研究热点之一。
碳纳米管材料在电极方面的应用主要涵盖锂离子电池、超级电容器和锂空气电池等方面。
例如，碳纳米管材料在超级电容器方面的应用具有高能量密度、高功率密度和快速充放电等特点。
3. 钛氧化物/炭复合材料电极钛氧化物/炭复合材料电极是一种新型的复合电极材料，其具有高比表面积、高电导率和优异的化学稳定性等优异性质。
钛氧化物/炭复合材料电极在锂离子电池和钠离子电池等方面的应用均已得到了广泛的研究。
例如，钛氧化物/炭复合材料电极在锂离子电池方面具有较高的容量和循环寿命。
二、炭材料在超级电容器方面的应用超级电容器是一种新型的电化学能量存储设备，其高功率密度和短充放电时间使之成为电源适应性较强的能量存储装置。
炭材料在超级电容器方面的应用主要涵盖活性炭、石墨烯和碳纳米管等材料。
1. 活性炭材料活性炭是最早被应用于超级电容器的炭材料之一，其具有优异的能量密度和高功率密度等优异性质。
活性炭材料在超级电容器方面的应用主要涵盖低温焚烧法活性炭和葡萄糖制备的活性炭等。
碳纳米管的功能化及其电化学性能
碳纳米管的功能化及其电化学性能米红宇;张校刚;吕新美;王兴磊【期刊名称】《无机化学学报》【年(卷),期】2007(23)1【摘要】超级电容器作为一种新型的储能元件．以其快速储存、释放能量等优点，近年来成为各国科研工作的研究重点和焦点．并在数据记忆存储系统、便携式仪器设备、后备电源、通讯设备、计算机、燃料电池、电动车混合电源等许多领域都有广泛的应用前景。
目前．超级电容器用的电极材料主要有：（1）碳材料；（2）金属氧化物和（3）导电聚合物。
自Iijima等嗍发现碳纳米管（CNTs）以来，碳纳米管（CNTs）以其窄孔径分布、高的有效比表面积、良好的导电性能、良好的力学性能、优良的化学稳定性和较好的热稳定性以及成本较低等优点，成为超级电容器的理想电极材料，由碳纳米管（CNTs）组装的超级电容器是基于碳电极／电解液界面电荷分离所产生的双电层电容。
【总页数】5页(P159-163)【作者】米红宇;张校刚;吕新美;王兴磊【作者单位】西安交通大学理学院,西安,710049;新疆大学应用化学所,乌鲁木齐,830046;南京航空航天大学材料科学与技术学院,南京,210016;新疆大学应用化学所,乌鲁木齐,830046;新疆大学应用化学所,乌鲁木齐,830046【正文语种】中文【中图分类】O614【相关文献】1.羟基化多壁碳纳米管三明治隔膜对锂硫电池电化学性能的改善 [J], 王杰;孙晓刚;陈玮;李旭;黄雅盼;魏成成;胡浩;梁国东2.功能化多孔碳纳米球的制备及电化学性能* [J], 钟文斌;高月3.功能化离子液体修饰多壁碳纳米管固定化Candida antarctic lipase B [J], 相欣然;万晓梅;索红波;胡燚4.功能化多壁碳纳米管填充的凝胶电解质在染料敏化太阳能电池的应用 [J], 盛磊;李廷鱼;郭丽芳;李刚;张文栋5.功能化改性碳纳米管接枝聚氯乙烯复合材料的制备及性能研究(一)——功能化改性碳纳米管的制备与表征 [J], 沈小宁;袁立焕;魏珍;王会昌;高云方;杨彬因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
MOF衍生的多壁碳纳米管复合的纳米多孔碳材料的合成及其电化学性能
第 48 卷 第 4 期2019 年 4 月Vol.48 No.4Apr. 2019化工技术与开发Technology & Development of Chemical IndustryMOF 衍生的多壁碳纳米管复合的纳米多孔碳材料的合成及其电化学性能徐乐琼（温州大学化学与材料工程学院，浙江 温州 325000）摘 要：本文以硝酸锌和硝酸镍为金属盐，2-甲基咪唑为配体，采用水热法制备得到ZIF-8/Ni，再在CVD管式炉中催化多壁碳纳米管生长，最终得到ZIF-8/Ni-CNT复合材料。
采用扫描电镜（SEM）和X射线衍射分析仪（XRD）对材料的表面形貌和结构进行了表征，采用电化学工作站对材料的电化学性能进行了测试。
关键词：金属有机框架；多壁碳纳米管；纳米多孔碳材料；析氢反应中图分类号：TB 383 文献标识码：A 文章编号：1671-9905(2019)04-0012-04收稿日期：2019-01-04氢气是一种清洁和可再生的能源，作为传统化石燃料的极具吸引力的替代品，科学家们对其进行了深入研究。
电化学析氢反应（HER）是一种有效产生氢气的方法[1-2]，其中催化剂起了主导性的作用。
贵重的Pt 基纳米材料被认为是最有效的析氢反应电催化剂[3-4]，具有低过电位、小Tafel 斜率等优点，但它们的稀缺性和高成本严重阻碍了大规模工业化生产。
正是这些局限性，才使得其他具有高催化活性的廉价的HER 电催化剂得到了深入的研究和开发[5-6]。
多孔碳材料是制备功能材料的理想载体，具备非常多的优秀特性，如大的比表面积、均一的孔道结构、刚性的框架、优良的化学性质及良好的热稳定性等，因此在吸附、催化及电化学等领域具有广泛的应用[7]。
近年来，伴随金属有机框架材料的研究热潮，多孔碳材料应用于电化学催化的报道也越来越多。
Zhao 等[8]以ZIF-67为前驱体，合成了一种由ZIF67@ZIF8衍生的纳米钴包覆在核壳层的多孔碳材料，可作为一种高效的析氧电催化剂。
碳纳米管复合材料及其电化学性质研究
碳纳米管复合材料及其电化学性质研究近年来，碳纳米管复合材料越来越受到科学家们的重视，因为它们不仅具有碳纳米管的优异性能，还具有其他材料的优点，可以大大拓展应用领域。
本文将对碳纳米管复合材料及其电化学性质进行研究。
一、碳纳米管的优异性能碳纳米管是由一个或数个同心土的碳纳米管壳组成的管状碳纳米材料，它具有以下几个优异的性能：1、高强度碳纳米管的机械强度可以达到250GPa，是钢铁的六倍以上，是最强硬、最坚韧的纳米材料之一。
2、高导电性碳纳米管的导电性比铜还要好，电流密度高达10^9A/cm2，可用于制造高性能电池、超级电容器等电子学元件。
3、高热导性碳纳米管的热导率在常温下可达到3000W/mK，是铜的三倍以上，它可以用于制造高性能散热器。
4、高比表面积碳纳米管的比表面积非常高，达到1000平方米每克，它可以用于制造高催化活性的催化剂、高效吸附剂等。
二、碳纳米管复合材料的制备碳纳米管复合材料是通过将碳纳米管与其他材料进行复合制备而成，这种材料可以将各种不同的性能优点进行组合，并进一步拓展其应用领域，常用的复合材料包括：1、碳纳米管/金属复合材料这种复合材料可以将碳纳米管的高强度与金属的导电性、热导性相结合，可用于制造高强度、高导电性的电子学元器件。
2、碳纳米管/高分子复合材料这种复合材料可以将碳纳米管的高比表面积与高分子的柔性、可加工性相结合，可用于制造高效催化剂、柔性电子学元器件等。
3、碳纳米管/陶瓷复合材料这种复合材料可以将碳纳米管的高强度和高温稳定性与陶瓷的高硬度、高耐磨性相结合，可用于制造高强度、高耐磨的机械部件。
三、碳纳米管复合材料的电化学性质碳纳米管复合材料的电化学性质是指其在电化学过程中的表现，包括电化学容量、电化学反应速率等指标。
1、电化学容量碳纳米管复合材料通常具有高的电化学容量，这是由于碳纳米管的高比表面积和高催化活性所致。
通过调节碳纳米管的表面化学性质和复合材料的结构，可以进一步提高其电化学容量。
纳米炭材料制备及其电及电化学性能分析
纳米炭材料制备及其电及电化学性能分析随着科技的快速进步，纳米技术已被广泛应用于各个领域。
纳米炭材料作为一种重要的纳米材料，具有优异的电与电化学性能，在储能和催化等领域具有广泛的应用前景。
纳米炭材料制备技术的发展，也为其性能的提高提供了更好的条件。
本文将介绍纳米炭材料的制备方法，并重点分析其电及电化学性能。
一、纳米炭材料的制备方法1.化学气相沉积法（CVD法）CVD法是纳米炭材料制备中常用的一种方法。
其制备过程是利用化学气相沉积的原理，将炭源气体（如甲烷、乙烯等）传输到反应室中，在高温下进行热解或热分解，生成纳米级碳材料。
此法制备出的炭材料较纯净，纳米尺寸较为均一，晶格结构也较好。
但其制备过程中需要高温和高真空条件，成本较高。
此外，CVD 法生成的纳米炭材料颗粒较小，容易聚集，难以控制和分散。
2.热解法热解法分为两种类型：一种是热裂解，另一种是碳化热解。
其中，热裂解是指将有机原料在一定温度下裂解为气态产物，然后得到大量碳微粒，通过控制不同的反应条件，可以制备出形态多样、粒径不同的碳材料。
而碳化热解则是指将有机物质在一定的高温下进行氧化反应，生成纯度高、晶格结构好的纳米炭材料。
此法制备出的炭材料粒径较大，容易分散，但成品纯度较低。
3.物理气相沉积法（PVD法）物理气相沉积法是通过高温下将有机物质或金属离子中的纳米碳粒子沉积在金属衬底表面制备纳米碳膜。
此法制备出的炭材料薄膜较薄，晶格结构较好，但成本较高。
二、纳米炭材料的电及电化学性能分析纳米炭材料具有极好的电性能和电化学性能，被广泛用于储能和催化领域。
下面将从二者分别进行探讨。
1.电性能纳米炭材料具有良好的导电性质和特殊的介电性质。
其高比表面积和小尺寸效应，使其具备极高的电容率、电导率，以及超高比电容等特殊电学性质。
利用这些性质，可以制备出高性能的电池、超级电容器等电子器件，实现储电效果优化。
2.电化学性能纳米炭材料还具有优秀的电化学性质，可被用于催化、电氧化、光电化学等领域。
电化学阻抗谱的应用及其解析方法
电化学阻抗谱的应用及其解析方法电化学阻抗谱（Electrochemical Impedance Spectroscopy，EIS）是一种广泛应用于电化学领域的非破坏性测试技术，它可以提供许多关于电化学界面以及相关器件性能的信息。
在这篇文章中，我将介绍电化学阻抗谱的应用以及解析方法。
在基础研究领域，电化学阻抗谱可以用来研究电极和电解质界面的反应机理，探究电化学过程的动力学特性。
通过测量不同频率下的阻抗，可以获得电荷传输过程、纯电容效应以及界面化学反应等信息。
例如，研究电极材料以及电解质的交互作用可以帮助优化电池和燃料电池的性能。
在材料研究领域，电化学阻抗谱可以用来评估材料的电化学性能。
通过测量阻抗谱，可以了解材料的电导率、电解质的扩散系数以及界面阻抗等。
这对于开发高效的电极材料、电解质材料以及阻抗体系具有重要意义。
例如，电化学阻抗谱可以用来评估锂离子电池中电极和电解质的性能，从而提高电池的输出功率和循环稳定性。
在工业生产领域，电化学阻抗谱可以用来实时监测和控制电化学过程。
通过测量阻抗谱，可以了解电化学过程的动力学变化，从而优化生产工艺。
例如，电化学阻抗谱可以用来监测腐蚀过程，预测设备的寿命，减少维护成本。
为了解析电化学阻抗谱，通常采用等效电路模型来拟合实验数据。
等效电路模型是由电阻、电容和电感等基本元件组成的电路，用来描述电化学系统的频率响应。
常见的等效电路模型包括R（电阻）和CPE（等效电容和电极电极界面化学组成），以及R（电阻）、C（等效电容）和L（等效电感）的等效电路模型。
通过拟合阻抗谱数据到合适的等效电路模型，可以提取与电化学过程相关的参数，如电阻值、电容值和频率响应等。
除基本的等效电路模型外，还有一些高级的拟合算法用于解析复杂的电化学系统。
例如，非线性最小二乘拟合、贝叶斯网络等。
这些方法可以提高解析电化学阻抗谱的精度和可靠性。
总之，电化学阻抗谱具有广泛的应用前景，在电化学领域的基础研究、材料研究和工业生产中发挥重要作用。
多壁碳纳米管的功能化及其在电化学中的应用的开题报告
多壁碳纳米管的功能化及其在电化学中的应用的开题报告【开题报告】一、研究背景和意义多壁碳纳米管（Multi-walled carbon nanotubes）因具有良好的导电性、机械性能、热稳定性和化学惰性等优异特性，在电化学领域得到广泛的应用。
随着人们对多壁碳纳米管的研究不断深入，其表面交换反应容易受到污染，在化学反应中表面的化学官能团可以与反应物结合，从而降低其应用效能。
因此，对多壁碳纳米管进行功能化已成为当前研究的热点。
通过对多壁碳纳米管进行表面修饰，可以增强其性能，如提高它的亲水性、改善其分散性、增加其孔径和内表面积等，从而扩大它在电化学中的应用。
目前，越来越多的研究工作都在探讨如何对多壁碳纳米管进行有效的表面修饰，其中化学修饰是最为被广泛应用的方法之一。
二、研究内容和目标本次研究的主要内容是对多壁碳纳米管进行化学功能化，并探究其在电化学中的应用。
具体研究目标如下：1. 通过化学方法对多壁碳纳米管进行表面修饰和功能化，提高其亲水性和分散稳定性，增加其孔径和内表面积，为其在电化学领域的应用奠定基础。
2. 系统研究功能化后的多壁碳纳米管在电催化反应方面的性能，如电催化氧还原反应（ORR）、电催化氧化反应（OER）等，探索其在燃料电池、锂离子电池、电化学传感器等领域的应用。
三、研究方法1.制备多壁碳纳米管：采用化学气相沉积法（CVD），在合适的反应条件下通过热解化学气相气氛，制备出多壁碳纳米管。
2.表面功能化：采用一种或多种反应物，将其化学官能团与多壁碳纳米管表面的官能团进行化学反应，通过改变官能团的类型和数量等，实现多壁碳纳米管表面性质的改变。
3.表征性能测试：通过透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、比表面积分析（BET）等手段对功能化后的多壁碳纳米管进行表征，并测试其在电催化反应中的性能。
四、预计成果1. 实现对多壁碳纳米管的化学修饰，提高其在电化学领域的应用性能。
多壁碳纳米管作用
多壁碳纳米管作用多壁碳纳米管（Multi-walled carbon nanotubes，MWNTs）是由多个圆柱形碳分子层组成的纳米管状结构。
它们在化学、物理和材料科学等领域具有许多重要的应用作用。
下面将详细介绍MWNTs的作用。
首先，MWNTs具有非常高的力学强度和弹性模量。
这使得它们在复合材料中可以作为增强剂使用，以提高材料的强度和刚度。
MWNTs与基体材料的界面能显著增强力学耐久性和热稳定性，从而延长材料的使用寿命。
此外，MWNTs还可以通过改变其浓度和分布方式来调控复合材料的性能和导电性能，提高材料的电导率和导热性能。
其次，MWNTs具有很高的导电性能。
它们可以作为高性能电极材料在电化学领域中用于制造超级电容器和锂离子电池。
MWNTs的高比表面积和导电性能使其具有优异的电化学性能和储能能力。
与传统电极材料相比，MWNTs具有更高的电荷传输速度和离子扩散速度，从而提高了电化学反应速率和储能效率。
此外，MWNTs还可以用于催化剂载体。
由于其特殊的结构和表面化学特性，MWNTs可以作为催化剂的载体，用于优化和改进催化反应的效果。
MWNTs的高比表面积和丰富的活性官能团使其具有较高的催化活性和选择性，并且可以提高催化反应的稳定性和循环寿命。
MWNTs还具有出色的吸附性能。
它们可以作为吸附剂用于水和空气中的污染物的去除。
MWNTs的高比表面积和多孔结构使其具有较大的吸附容量和快速吸附速度。
特别是，MWNTs还可以通过表面修饰和功能化来增强其与目标污染物的相互作用，提高吸附效果和选择性。
这使得MWNTs成为一种具有广阔应用前景的环境净化材料。
此外，MWNTs还具有良好的热导性能和光学性能。
它们可以用于热管理和光学器件的制造。
MWNTs的高热导率和低热膨胀系数使其成为高效的热导体，可用于制造高性能散热材料和热界面材料。
同时，MWNTs的特殊结构和电子能带结构使其具有优异的吸收和发射光谱特性，可用于制造高性能太阳能电池、光电探测器等光学器件。
电化学阻抗解析多壁碳纳米管_活性炭的电化学性能_耿新
2 实验
2． 1 炭材料及其电极制备与测定 以石油焦为原料，KOH 为活化剂，在 N2 气氛下
800 ℃ 活化 1 h 制得 AC，而后用水洗至中性，干燥后 得样品。M WCNTs 以 CVD 法 制 备，经 过 分 散、酸 煮、空 气 氧 化、酸 浸 泡 步 骤 制 得［17-18］。 采 用 ASAP2010 吸附仪测定 AC 和 M WCNTs 的比表面 积及孔径分布。实验所用 AC 和 MWCNTs 的比表 面积分别为 2 480 m2 / g 和 82 m2 / g。
恒流充放电循环在 BT2000 Arbin 电池测试仪 上完成，工 作 电 压 在 0 V ～ 1 V，充 放 电 电 流 密 度 5 mA / cm2 ～ 20 mA / cm2 。
3 结果与讨论
3． 1 电极材料特征 图 1 是 AC 与 MWCNTs 的吸附等温线及 AC
的孔径分布。由图 1（ a） 可知，该 AC 的吸附等温线
收稿日期： 2010-07-06； 修回日期： 2011-05-29 基金项目： 辽宁省教育厅科学基金（ 2008330） ，中国科学院王宽诚教育基金． 作者简介： 耿 新（ 1967 － ） ，男，江苏江阴人，博士，副教授，主要从事电化学电容器及电极材料研究． E-mail： gengxin60@ 163． com
碳纳米材料的电化学性能研究
碳纳米材料的电化学性能研究在过去的几十年中，纳米科学和纳米技术的发展引起了巨大关注。
纳米材料因其独特的物理和化学特性，被广泛应用于各个领域，包括电子、能源、催化等。
碳纳米材料作为一类重要的纳米材料，在电化学领域展现出了巨大的潜力。
本文将重点介绍碳纳米材料的电化学性能研究，并探讨其在能源存储和转换领域的应用。
一、碳纳米材料的种类及制备方法碳纳米材料是由碳原子构成的纳米结构材料，具有高度的晶体结构和表面活性。
常见的碳纳米材料包括碳纳米管、石墨烯和纳米多孔碳等。
碳纳米管具有优异的导电性和力学性能，在电催化、电池和超级电容器等领域有广泛的应用。
石墨烯是由碳原子构成的单层薄片，具有高度的导电性和导热性，在电极材料和催化剂中有广泛的应用。
纳米多孔碳具有大比表面积和高孔容量，可用于储能、分离和催化等方面。
碳纳米材料的制备方法多种多样，常见的方法包括化学气相沉积、机械剥离法和热处理法等。
化学气相沉积是一种常用的碳纳米管制备方法，通过将碳源在高温下分解，碳原子重新排列形成碳纳米管。
机械剥离法是制备石墨烯的一种有效方法，通过对石墨进行机械剥离，获得单层的石墨烯。
热处理法是一种制备纳米多孔碳的方法，通过选择合适的碳源和炭化温度，在高温下形成多孔的碳材料。
二、碳纳米材料的电化学性能研究方法为了充分发挥碳纳米材料的优异性能，在电化学应用中需要深入研究其电化学性能。
常用的研究方法包括扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）和电化学测试等。
扫描电子显微镜和透射电子显微镜可以用于观察碳纳米材料的形貌和结构特征。
通过SEM和TEM的观察，可以了解碳纳米材料的形貌、尺寸和分散性等。
X射线衍射可以用于分析碳纳米材料的晶体结构和晶格常数，从而得到其晶体学信息。
电化学测试是评估碳纳米材料电化学性能的重要方法。
常见的电化学测试包括循环伏安法（CV）、恒流充放电测试、交流阻抗谱（EIS）等。
循环伏安法可以通过对碳纳米材料施加不同的电压，得到材料的电流-电压曲线，从而了解其电化学活性和电子传递性能。
碳材料 交流阻抗图分析
碳材料交流阻抗图分析碳材料是一类具有碳原子为主要成分的材料，具有良好的导电性、热导率和化学稳定性。
交流阻抗图是用来研究材料电化学性能的重要工具，通过绘制材料在交流电场下的电阻、电容和电感等随频率变化的关系，可以获取材料的电化学信息，如电荷传输过程、界面特性和电极反应等。
在碳材料的交流阻抗图分析中，主要关注材料的电学特性和电化学反应动力学。
常见的碳材料有石墨、碳纳米管、石墨烯等，它们具有不同的导电性和电子结构，因此在交流阻抗图中呈现出不同的特征。
首先，石墨材料在交流阻抗图中通常表现为很大的电阻值。
这是由于石墨的结构中存在着大量的sp2杂化碳原子，这些碳原子之间通过π键结合，形成了一个具有高电导率的结构。
因此，石墨在频率较高的情况下呈现出较低的电阻值，而在低频情况下呈现较高的电阻值。
其次，碳纳米管（CNTs）的交流阻抗图则呈现出更加复杂的特征。
由于碳纳米管具有高比表面积和优异的导电性，它们在交流阻抗图中常常表现为多种电路元件的组合。
例如，碳纳米管电极上的电解液浓度等因素会导致交流阻抗图中出现不同的电容和电阻。
因此，通过分析碳纳米管的交流阻抗图，可以更好地理解碳纳米管与电极材料之间的界面现象以及电化学反应过程。
石墨烯是一种新兴的二维碳材料，具有特殊的电学和热学性质。
石墨烯的交流阻抗图通常显示出低阻值和极低的电容值。
这是由于石墨烯具有单层的二维碳原子结构，电子在其表面上具有高度的运动自由度，从而表现出极低的电阻性。
此外，石墨烯的交流阻抗图中还经常出现电容-电容等效的特征，表明石墨烯能够存储电荷并充当电容器。
综上所述，碳材料的交流阻抗图分析可用于研究碳材料的电学特性和电化学反应动力学。
通过对交流阻抗图的分析，可以了解材料的电子结构、界面特性以及电极反应等重要信息。
这些信息将有助于设计和优化碳材料在能源存储、催化剂和传感器等领域的应用，推动碳材料科学和技术的发展。
活化碳纳米管及其电化学性能研究
活化碳纳米管及其电化学性能研究近年来，纳米材料已受到越来越多的关注，其中纳米碳材料是研究人员最喜欢的研究对象之一。
由于它具有良好的化学稳定性、高表面积和高孔道能力，纳米碳材料可以用于储能、催化、过滤以及电子和光学等方面的应用。
其中活化碳纳米管（ACNTs）是一种新型的碳材料，它是由活性单壁碳纳米管形成的。
活化碳纳米管的结构与碳纳米管相似，但比碳纳米管具有更高的活性。
活化碳纳米管具有较高的表面积，可有效提高多种物质的吸附功能，具有较强的稳定性，因此可以在反应过程中发挥良好的催化作用。
此外，由于活化碳纳米管具有较高的表面积，它可与电极体进行快速反应，显示出优异的电化学性能。
为了更好地了解活化碳纳米管的电化学性质，研究者进行了一系列实验。
首先，他们制备了活化碳纳米管和碳纳米管，采用X射线衍射和透射电镜研究了其结构和形貌。
结果表明，活化碳纳米管和碳纳米管的结构相似，但前者具有更高的活性和更低的疏水性。
然后，研究者将活化碳纳米管和碳纳米管分别放置在电极的表面，利用循环伏安技术评价其电化学性能。
结果表明，活化碳纳米管的电极反应更快，其伏安谱曲线的幅度也比碳纳米管的幅度大。
这表明，活化碳纳米管在反应过程中发挥了更好的催化作用，有效地提高了反应速率。
此外，将活化碳纳米管作为电极材料进行电化学响应实验，结果表明，活化碳纳米管可以在较低的压力下快速响应，显示出更高的电导率和更优异的电化学性能。
以上实验结果表明，活化碳纳米管具有良好的电化学性能，可以用于各种电化学应用中。
在碳纳米管的基础上，将其结构活化，可以进一步提高其电化学性能，从而将其应用到更多的电化学领域。
因此，研究人员将对活化碳纳米管的电化学性能进行更深入的研究，以探索更多的应用前景。
同时，也可以进一步开发活化碳纳米管的制备技术，以获得更佳的电化学表现。
未来的研究将更加关注活化碳纳米管的电化学性能和应用前景，期望在这个领域取得一些突破性进展。
综上所述，活化碳纳米管的开发拓宽了纳米碳材料的应用范围，其优异的电化学性能为多种电化学应用提供了新的机会。
电化学阻抗谱分析
电化学阻抗谱分析电化学阻抗谱分析是一种重要的电化学测量技术，广泛应用于材料、化学、能源和生物领域等各个科学研究和工程应用中。
在电化学阻抗谱分析中，通过在待测系统中施加交流电信号，测量系统的电流响应和电压变化，可以得到材料或电化学系统的阻抗谱。
这些阻抗谱信息可以提供有关材料的电子传输和离子传输特性、表面反应动力学、电化学界面特性以及电化学系统的动力学行为等重要信息。
电化学阻抗谱分析的基本原理是基于交流电信号在电化学系统中引起的电流响应和电压变化。
当外加电势为交流电势时，系统中的电容、电感、电解质电导等物理和化学过程对交流电信号产生响应。
根据电阻、电容和电感等元件的特性，可以得到复数形式的阻抗谱。
阻抗谱通常以Nyquist图和Bode图的形式表示，这些图形能够直观地反映材料或系统的特性。
在电化学阻抗谱分析中，常用的测量方法包括交流电压法和交流电流法。
交流电压法是将待测系统置于一个交流电压信号下，测量系统的电流响应，并通过波形分析等方法获得阻抗谱信息。
交流电流法是将待测系统置于一个交流电流信号下，测量系统的电压响应，并通过波形分析等方法获得阻抗谱信息。
这两种方法都可以适用于不同类型的电化学系统和材料的阻抗谱分析。
电化学阻抗谱分析在材料科学中具有广泛的应用。
例如，对于金属、合金和导电聚合物等材料，电化学阻抗谱可以用于研究它们的电子传输性能、电极/电解液界面特性以及电化学腐蚀行为等。
对于离子传输材料，如离子液体和电解质溶液等，电化学阻抗谱可以提供有关离子传输速率和电荷传输性能的信息。
此外，电化学阻抗谱还可以用于燃料电池、锂离子电池等能源系统、生物传感器、化学传感器等领域。
电化学阻抗谱分析的应用还包括电化学界面研究和电化学反应动力学研究。
例如，在电化学界面研究中，电化学阻抗谱可以提供有关电解质表面薄膜的阻抗特性、电解质接近电极表面的离子传输特性以及表面反应过程的信息。
在电化学反应动力学研究中，通过电化学阻抗谱分析可以获得电化学反应的速率常数、电化学反应机理以及电化学反应动力学行为等重要信息。
活化碳纳米管及其电化学性能研究
活化碳纳米管及其电化学性能研究最近几年来，随着科学技术的不断发展，关于碳纳米管（CNTs）的研究也迅速增加，其研究一直是化学、材料、物理等多学科间紧密合作的重要研究课题。
碳纳米管是一种新型结构组分，其对未来应用有着重要的意义。
本文通过简要介绍CNTs的组成、结构和特性，后讨论其电化学性能，回顾CNTs在电池、储能、发电、磁记忆中的应用，并介绍了以CNTs为基础的应用前景。
碳纳米管是一种类似于碳纤维的材料，其内部结构非常紧凑，是一种紧密的单壁碳纳米管（SWCNTs）。
它们的直径通常在1-2奈米之间，长度可以达到几十到几百米。
它们的结构由螺旋的单层碳原子环组成，这些环组成了直径比原子环小1.33倍的空心管，称为碳纳米管。
CNTs有着优异的物理性能，它们既有着高强度，又有着低重量，这使得它们能够在很大程度上改善微细加工中的表现。
另外，它们有着非常好的电学性能，如小的电阻、低的电容量和大的电磁保护能力，这使得它们在当今的电子学应用中发挥着重要的作用。
CNTs的电化学性能是其重要的特性之一，目前使用CNTs作为催化剂，可以改善电池、储能装置、发电机以及磁记忆装置的技术性能。
例如，CNTs可以改善电池的能量密度，提高其可充电/放电效率，提高它们的安全性和稳定性，还可以抵抗惯性和热效应。
另外，CNTs还可以用于改善发电机的效率，从而更高效地捕获能量。
类似地，CNTs也可以改善储能装置的容量和效率，使其能够以更低的成本起到储能作用。
此外，CNTs也可以用于改善磁记忆装置的稳定性和能量效率，使其能够应用于无线网络。
未来，CNTs的应用将进一步扩展，广泛的应用于能源和电子技术领域。
由于这种材料的优异特性，以及其能够提供新型催化剂或电极材料，对其应用可能更加广泛。
此外，结合其稳定性、电导性和光学性能，以及在化学反应中的卓越性能，CNTs可作为催化剂，用于无机化学及生物化学反应，从而改变未来许多领域的技术性能。
总之，CNTs具有优异的电化学性能，可以用于改善电池、储能、发电和磁记忆等方面的性能。
锂电池导电剂单壁碳纳米管 多壁碳纳米管
锂电池作为当前主流的电池型号，已经成为现代社会中不可或缺的能源储备。
而其中的导电剂，尤其是单壁碳纳米管和多壁碳纳米管，更是对于锂电池性能的提升起到了至关重要的作用。
接下来就让我们来深入探讨一下这两种导电剂在锂电池中的应用及其优势吧。
一、单壁碳纳米管在锂电池中的应用单壁碳纳米管是由碳元素组成的管状结构，其直径仅为纳米级别，具有独特的导电性能和结构特点。
在锂电池中，单壁碳纳米管主要应用于电池的正极和负极材料中，通过其优异的导电性和大表面积特性，可以显著提高电池的充放电速率和循环稳定性，从而延长电池的使用寿命并提高其能量密度。
二、多壁碳纳米管在锂电池中的应用与单壁碳纳米管相比，多壁碳纳米管由多层碳管壁构成，具有更大的比表面积和更高的导电性能。
在锂电池中，多壁碳纳米管常常被用作电池的导电填料或导电添加剂，通过其良好的导电性和结构加强效果，可以有效提高电池的电导率和充放电速率，从而提升电池的性能表现。
三、单壁碳纳米管与多壁碳纳米管的优势比较1.导电性能：多壁碳纳米管相对于单壁碳纳米管具有更高的导电性能，能够更有效地提高电池的电导率和充放电速率。
2.结构特点：单壁碳纳米管的直径更小，具有更大的比表面积，能够更好地增强电池的电化学反应活性，从而提升电池的能量密度。
3.成本和稳定性：多壁碳纳米管在生产成本和稳定性方面相对更有优势，能够更好地满足大规模工业生产的需求。
四、结语单壁碳纳米管和多壁碳纳米管在锂电池中都具有重要的应用价值和优势特点。
其在提高电池性能、延长电池使用寿命、提高能源密度等方面发挥着重要作用。
随着材料科学和工艺技术的不断发展，相信这两种导电剂在锂电池领域的应用前景将会更加广阔。
希望通过以上对单壁碳纳米管和多壁碳纳米管在锂电池中的应用及优势进行的深入探讨，能够为相关领域的研究和应用提供一些参考和借鉴，推动锂电池技术的不断进步与完善。
锂电池作为一种广泛应用于电子设备、电动汽车等领域的重要储能设备，在持续发展和改进中，导电剂作为其中的关键材料之一，更是引起了广泛的关注。
碳纳米管尺寸对电化学活性的影响PPT课件
如表可见，由不同管径的MWNT 制得的玻碳修饰电 极，其Epa、Epc及△EP仅略有差别. 实验还发现这 4 种修饰电极对尿酸、多巴胺和还原型辅酶I （NADH）等生物小分子的电催化的氧化峰电位 也基本相同. 据此可知，MWNT 管径的大小对其 修饰电极电化学活性的影响甚小，且无明显规律.
2.管长对多壁碳纳米管修饰电极电化学行为的影响 分别以相同管径（直径l0 ~ 30nm）的S-MWNT （l ~ 2μm）及L-MWNT（5 ~ l5μm）两种管长的 多壁碳纳米管制成S-MWNT-GCE和L-MWNTGCE 两种碳纳米管修饰玻碳电极. 并以 K两3种Fe修(C饰N电)6、极尿的酸电和化多学巴行胺为等. 研究裸电极及上述
碳纳米管具有典型的层状中空结构特征,构成 碳纳米管的层片之间存在一定的夹角碳纳米管的 管身是准圆管结构，并且大多数由五边形截面所 组成。管身由六边形碳环微结构单元组成, 端帽部 分由含五边形的碳环组成的多边形结构，或者称 为多边锥形多壁结构。是一种具有特殊结构（径 向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级、管子 两端基本上都封口）的一维量子材料。它主要由 呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴 圆管。
2.结果与讨论
管径对多壁碳纳米管修饰电极电化学行为的影响
表1 列出4 种同一管长（5 ~ 15μm）、不同管径的 多壁碳纳米管/ GC 修饰电极在5 mmoI / LK3Fe （CN）6 / 0. l moI / L KCI 溶液中循环伏安扫描 （扫速为0. l V·s-l）的氧化/ 还原峰电位及其峰电 位差.
1.碳纳米管修饰电极的制备
玻碳电极经金相砂纸打磨后，分别用0. 3μm和0. 05μm 的AI2O3粉抛光，再依次用HNO3、丙酮、 二次蒸馏水各超声清洗1 min，红外灯烘干.
电化学间接测量法研究谷胱甘肽在多壁碳纳米管和活性炭上的吸附
物 理化 学学￣ （ ｕｉ ａ ｕ ｕ ｂ ｏ Ｅ Ｗ ｌＨｕ ｘ ｅ ｅ ａ ） Ｘ Ａ ｔ Ｐ ．Ｃ ｉ ． ｉ． ０ ２ ２ ５， ９ １ ７ ｃａ 一 ｈｍ Ｓｎ ２ １ ， ８（）１ ６ － ４ ２ ２
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堆 积 孔 结 构 ， 利 于 ＧＳ 有 Ｈ小 分 子 内扩 散和 吸 附 ， 实 验 结 果 一 致 ． 与
关键词： 电化学间接测量法： 谷胱甘肽： 多壁碳纳米管： 活性炭 ： 吸附机理
中 图分 类 号 ： ０ ４ ； ０６ ６ ６３ ４
Ｅｌ ｃ ｒ ｃｈ ｍ ｉ ａｌ ｎ ｒ ｃ ａ ｒ ｍ ｅ ｔ ｏｒ ｈ ｕｄ ｆＧｌ ｔ ｔ ｉ ｎ ｅ ｔ ｏ ｅ ｃ ｄｉｅ ｔＭｅ ｓｕ ｅ Ｉ ｎ ｅ Ｓｔ ｙ ｏ ｕ ａ ｈ ｏ ｅ ｆ ｔ Ａｄｓ ｐ ｉ ｎ ｏｎ Ｍ ｕ ｔｗａ ｌ ｄ Ｃａ ｂ ｎ ｔ ｅ ｎ ｔｖ ｔ ｄ Ｃａ ｂｏ ｏｒ ｔｏ ｌｉ ｌ ｒ ｏｎ Ｎａ ｏ ｕｂ ｓ ａ ｄ Ａｃ ｉ ａ ｅ ｒ ｎ ｅ
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预处理方法对多壁碳纳米管双电层电容器的影响
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第２ ８卷
第 ２期
新
型
炭
材
料
Ｖ０ １ ． ２ ８ Ｎ Ｏ． ２ Ａｐｒ ．２ ０１ ３
２ ０ １ ３年 ４月
ＮＥＷ ＣＡＲＢＯＮ Ｍ Ａ ＴＥ ＲＩ ＡＩ， ｓ
文章编号 ： １ ０ ０ ７ — ８ ８ ２ ７ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ － ０ １ ４ ６ － ０ ５
预 处 理 方 法 对 多壁 碳 纳 米 管 双 电层 电容 器 的影 响
耿 新 ， 一 ， 李 峰 ， 王大伟 ， 成会 明
（ １ ．辽宁科技 大学 化工学 院应用化学系 ， 辽宁 鞍 山 １ １ ４ ０ ５ １ ；
２ ．中国科 学院金属研究所
沈 阳材料科学国家（ 联合 ） 实验室 ， 辽宁 沈 阳 １ １ ０ ０ １ ６ ）
ｃ ｈ ｅ ｉｃ ｍ ａ ｌ ａ ｃ ｉ ｔ ｖ ａ ｉ ｔ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ａ ｍｍｏ ｘ ｉ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｈｅ ｔ ｐ ｒ ｅ ｔ ｒ ｅ ａ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｎ ｈｅ ｔ ｉ ｒ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｃ ｈ ｅ ｉｃ ｍ ａ ｌ ｃ ａ ｐ ａ ｃ ｉ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｗａ ｓ ｉ ｌ ｉ ｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇ ａ ｔ ｅ ｄ ． Ｒｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ＭＷ（ ＴＳ ｃ ａ ｎ ｂ ｅ ｓ ｈ ｏ ｒ ｔ ｅ ｎ ｅ ｄ ｎｄ ａ ｂ ｒ ｏ ｋ ｅ ｎ ｂ ｙ ｂ ａ ｌ ｌ ｉｌ ｍ ｌ ｉ ｎ ｇ ｎｄ ａ ｃ ｈ ｅ ｉｃ ｍ ａ ｌ ａ ｃ ｉ ｔ ｖ ａ ｉ ｔ ｏ ｎ．ａ ｎｄ ｓ ａ ａ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｈｅ ｔ ｉ ｒ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ａ ｒ ｅ ａ
活化碳纳米管及其电化学性能研究
活化碳纳米管及其电化学性能研究近年来，随着多维空间结构层次技术的发展，纳米技术在材料、电子、发光等领域的应用越来越广泛，活化碳纳米管（ACNTs）也逐渐成为研究的热点，吸引了来自不同领域的研究人员的关注。
活化碳纳米管作为一种新型复合材料，具有优越的电学性能，表现出比传统碳材料更高的能量密度，电子移动度，耐腐蚀性和可控性，是传统载体剂的理想替代品。
此外，活化碳纳米管在电化学方面的优势也受到越来越多的关注，在电极材料、锂电池、电化学储能、生物传感器以及电子汽车等领域有其独特的应用价值。
活化碳纳米管的电化学性能取决于它的结构、表面性质和复合材料的配制方式等。
在理论分析与实验证明的基础上，研究发现，在活化碳纳米管表面表现出非常高的比表面积，并且在很薄的厚度，通过改变活化碳纳米管的结构和表面性质，可以增强其电化学性能，包括电荷传输、电子传输、电荷储存和介电等。
活化碳纳米管也可以用作催化剂，可提高反应的电一氧化碳板块，增强氧化邻苯脱氢酶（PFO）的氧化活性。
此外，增加活化碳纳米管在反应中所占的比例可以改善电极表面乙醇氧化反应的活性。
活化碳纳米管电化学性能的优势受到越来越多的关注，其用于储能电池，光伏电池，燃料电池等方面的应用不断增加，为电池实现高能量密度和高稳定性提供可能。
然而，活化碳纳米管的结构复杂，调节其性能限制还是有较大困难，今后研究需要更多关于活化碳纳米管的结构，电化学特性的研究，进一步探索活化碳纳米管的生物传感应用，以及在电子和发光方面的应用。
总之，活化碳纳米管具有优良的电化学性能，其用于电极材料、储能电池、光伏电池和燃料电池等领域有很多潜力，还有许多有待进一步探索的问题，需要研究人员继续努力，开展更多深入的研究，进一步扩展活化碳纳米管的应用领域。
以上就是有关活化碳纳米管及其电化学性能的研究的详细介绍，虽然活化碳纳米管的研究仍处于初级阶段，但随着技术的不断进步及研究水平的提升，活化碳纳米管预计将在电子、载体剂、发光、锂电池等领域大有可为。
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Z（ w） = Z＇（ w） + jZ＇（ w） ．
（ 2）
将（ 1） 式和（ 2） 式合并，再按复数形式展开后，
按照如下式子可以获得电容的实部和虚部计算式：
C（ w） = C＇（ w） － jC＇（ w） ，
（ 3）
C＇（ w）
= － Z＇（ w） w Z（ w）
2 ，C＇（ w）
= Z＇（ w） w Z（ w）
（ 1． 辽宁科技大学 化工学院，辽宁 鞍山 114051 2． 中国科学院金属研究所 沈阳材料科学国家（ 联合） 实验室，辽宁 沈阳 110016）
摘 要： 以石油焦为原料化学活化制得活性炭（ Activated carbon，AC ） ，在此 AC 中加入不同量的多壁碳纳米管
（ M ulti-w alled carbon nanotubes，M WCNTs） 作为超级电容器电极材料。依据交流阻抗谱中阻抗与电容关系，区分有
3． 2 恒流充放电循环性能 图 3 为不同 MWCNTs 含量 AC 电极的恒流充
放电循 环 性 能。由 图 可 知，在 充 放 电 电 流 密 度 为 20 mA / cm2 时，经过 1 000 次循环后，全部超级电容 器的容量未出现衰减，表明所制 M WCNT / AC 适合 作为以储能为目的的超级电容器电极材料。当 AC 电极中 M WCNTs 质量分数为 3% ～ 5% 时，所获得 容量略高于纯 AC 电极； 之后随 MWCNTs 添加量的 增加容量降低。但是由恒流充放电无法区分它们性 能优劣，这是因为所获得的容量包含了内阻造成的 能量损失，不能反映它们实际有效容量； 而交流阻抗 谱则可以根据阻抗与电容的关系，将超级电容器总 内阻消耗的能量区分出来，进而可评价其实际有效 容量和功率特性。
第3 期
耿 新 等： 电化学阻抗解析多壁碳纳米管 /活性炭的电化学性能
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图 4 可以看出，所制 AC 电极具有较好的电容特性。 图 5 为不同 MWCNTs 含量 AC 电极的交流阻
抗 Nyquist 谱图。由 图 5 可 以 看 出，M WCNTs / AC 电极中随着 M WCNTs 加入量的增加，电容器的阻 抗行为与纯 AC 电极相比无明显变化。其因在于所 用 AC 自身具有较好的阻抗特性，故 Nyquist 谱图无 显著变化。但从图中放大高频区 Nyquist 图可以确 定，随着 M WCNTs 加入量的增加，体系的接触电阻 逐渐降低，表明加入 M WCNTs 可有效改善超级电 容器的内阻。
本文主要报道： 以石油焦为原料经化学活化制
备的 AC 为电极材料，M WCNTs 为导电剂，在保留 微孔结构 AC 具有较高的储能性能的前提下，加入 M WCNTs 以改善 AC 电极的导电性，以提高碳基超 级电容器的功率放电性能。在此基础上，利用交流 阻抗谱研究添加 M WCNTs 后，超级电容器可获得 的实际有效容量及其功率放电变化。
效容量和内阻造成的能量损失，评价了超级电容器的性能。结果表明： 加入质量分数 3% ～ 15% M WCNTs 的 AC
电极，实部电容高于纯 AC 电极，虚部电容则随着 M WCNTs 添加量的增加而显著降低。且其实部电容分数随
M WCNTs 加入量的增加呈上升趋势，虚部电容分数则随 M WCNTs 加入量增加而降低。在 AC 电极中加入 M WC-
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新型炭材料
第 26 卷
片。再置于 6 mol / dm2 的 KOH 溶液中真空浸泡，最 后在两电极之间插入无纺布隔膜，装配成扣式两电 极电容器单元。 2． 2 电化学测试仪器
电化学阻抗谱测试采用两电极体系，在 Solartron 1287 恒电位仪 /1260 频率响应发生仪上进行， 开路 状 态 下 频 率 范 围 40 kHz ～ 0． 01 Hz，ac 振 幅 5 mV。
收稿日期： 2010-07-06； 修回日期： 2011-05-29 基金项目： 辽宁省教育厅科学基金（ 2008330） ，中国科学院王宽诚教育基金． 作者简介： 耿 新（ 1967 － ） ，男，江苏江阴人，博士，副教授，主要从事电化学电容器及电极材料研究． E-mail： gengxin60@ 163． com
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新型炭材料
第 26 卷
括因超级电容器内阻产生的热量。 图 6 所示为不同 MWCNTs 含量 AC 电极的实
3． 3 交流阻抗谱分析 图 4 是在开路电位下 4 kHz ～ 10 mHz 频率范围
测得 AC 电极的 Nyquist 阻抗谱图。对于理想多孔 电极，Nyquist 图为一条垂直于横坐标的直线。而对 于实 际 多 孔 电 极，Nyquist 曲 线 通 常 可 划 分 为 三 段［19］： 高频区、中频区与低频区。在高频区出现的 半圆，对应体系的接触电阻。电极过程表现为电解 液离子在 AC 颗粒表面吸附过程，此时仅在固体颗 粒表面形成双电层。超级电容器表现出类似于纯电 阻行为，其阻抗行为主要受到电极电阻与电解液电 阻的影响。随着频率降低，在中频区表现为一段近 似 45o 斜线，该斜线对应 Warburg 阻抗区，表示电解 液离子在电极孔隙内因浓差极化造成的扩散电阻， 反映了电解液离子由此开始向 AC 孔隙内迁移，阻 抗行为主要来自电解液在 AC 微孔内扩散阻力的影 响。当频率继续降低，扩散线很快由斜线变为垂线， 进入低频区，超级电容器表现出纯粹电容特征。从
图 3 电流密度为 20 mA / cm2 时，不同 MWCNTs 含量 AC 电极的循环性能
Fig． 3 The cycling performance of supercapacitors of AC electrode w ith different MWCNT content at electric current density 20 mA / cm2
恒流充放电循环在 BT2000 Arbin 电池测试仪 上完成，工 作 电 压 在 0 V ～ 1 V，充 放 电 电 流 密 度 5 mA / cm2 ～ 20 mA / cm2 。
3 结果与讨论
3． 1 电极材料特征 图 1 是 AC 与 MWCNTs 的吸附等温线及 AC
的孔径分布。由图 1（ a） 可知，该 AC 的吸附等温线
图 5 不同 MWCNTs 含量 AC 电极的 Nyquist 交流阻抗谱图 Fig． 5 Nyquist spectra of AC electrodes w ith different MWCNT contents
图 4 石油焦基 AC 电极的 Nyquist 交流阻抗谱图 Fig． 4 The Nyquist spectrum of petroleum coke-based AC electrode
2 ，（ 4）
其中： Z（ w） 是 复 平 面 阻 抗，Z＇（ w） 为 实 部 阻 抗， Z＇（ w） 为虚部阻抗，w 为交流信号角频率，j 为虚数 单位； C＇（ w） 为电容 C（ w） 的实部，C＇（ w） 低频值对
应超级电容器的电容量； C" （ w） 是电容 C（ w） 的虚
部，它对应着不可逆电化学过程造成的能量弥散，包
为Ⅰ型，在低压区具有较大的吸附孔容积； 在中高压 区吸脱线基 本 为 水 平，脱 附 线 无 滞 后 迴 线，表 明 该 AC 主要呈现微孔炭特征。吸附等温线上有明显的 拐点，显示存在中孔。由插图可以进一步看出，孔径 分布在两个范围，微孔集中在 0． 7 nm ～ 1． 5 nm，中孔 集中在 1． 5 nm ～ 3 nm。由此可以推测该 AC 若作为 超级电容器的电极材料，利用其发达的微孔结构和 中孔分 布 可 储 存 较 大 的 容 量。由 图 1 （ b） 可 知， M WCNTs 吸附等温线为 IV 型。
炭 电 极 组 成 （ 质 量 分 数） ： AC （ x ） 、M WCNTs （ y） 、PTFE （ 5% ） ，x + y = 95% ，M WCNTs 加入量 y = 0 ～ 50% 。电解液采用 6 mol / dm3 的 KOH，泡沫镍 作为 集 流 体 （ 泡 沫 镍 的 面 积 为 4 cm2 ） 。 将 AC、 M WCNTs、聚四氟乙烯 （ PTFE） 按电极材料总质量 的质量分数称量后，加入适量的乙醇调和均匀涂敷 到泡沫镍上。经 120 ℃ 真空干燥后，在 10 M Pa 下压
图 1 AC（ a） 与 MWCNTs（ b） 的吸附等温线和孔径分布 Fig． 1 Adsorption isotherm and pore size distribution of AC （ a） and MWCNTs（ b）
图 2 提纯后 MWCNTs 热分析曲线 Fig． 2 The TG and DSC curves of MWCNTs purified
2 实验
2． 1 炭材料及其电极制备与测定 以石油焦为原料，KOH 为活化剂，在 N2 气氛下
800 ℃ 活化 1 h 制得 AC，而后用水洗至中性，干燥后 得样品。M WCNTs 以 CVD 法 制 备，经 过 分 散、酸 煮、空 气 氧 化、酸 浸 泡 步 骤 制 得［17-18］。 采 用 ASAP2010 吸附仪测定 AC 和 M WCNTs 的比表面 积及孔径分布。实验所用 AC 和 MWCNTs 的比表 面积分别为 2 480 m2 / g 和 82 m2 / g。
第 26 卷 第 4 期 2011 年 8 月
文章编号： 1007-8827（ 2011） 03-0307-06