1 1.北京大学 地球与空间科学学院, 造山带与地壳演化教育部重点实验室, 北京 100871
2 2.北京金羽新能科技有限公司, 北京 100095
以天然矿物纤水镁石为模板、蔗糖为碳源制备多孔碳纳米管, 并以硫脲为氮、硫源, 采用水热法制备氮/硫共掺杂的碳纳米管。结果表明, 掺杂碳纳米管继承了纤水镁石模板的柱状结构, 呈现中空管状, 增大了模板炭的比表面积和孔容。在6 mol·L-1 KOH电解液中, 电流密度为1 A·g-1时, 未掺杂碳纳米管的比电容为62.2 F·g-1, 氮掺杂之后碳纳米管的比电容为97.0 F·g-1, 氮/硫共掺杂的碳纳米管比电容为172.0 F·g-1, 氮/硫共掺杂后碳纳米管的电化学性能比未掺杂的提高近3倍; 循环1000次电容保持率达89%, 说明掺/硫共掺杂碳纳米管具有良好的电化学性能。此外, 组装的对称型超级电容器同样展示了良好的电容性能。
超级电容器 纤水镁石 氮/硫共掺杂 碳纳米管 电化学性能 supercapacitor brucite N/S co-doping carbon nanotube electrochemical performance
北京大学地球与空间科学学院, 造山带与构造演化教育部重点实验室, 北京 100871
变质程度高、 碳含量高的无烟煤是生产活性炭的主要煤种。 无烟煤的结构特征在其材料方向开发利用中起着决定性作用, 可以通过化学氧化的方法对煤的结构进行定向优化。 以云南昭通地区天然高碳低灰无烟煤为原料, 采用硝酸/硫酸酸浸氧化法制备了氧化无烟煤。 使用X射线衍射(XRD)、 拉曼光谱(Raman)和衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)对产物进行结构和谱学特征研究。 结果表明, 无烟煤具有介于石墨和无定形碳之间的类石墨微晶结构; 相较于烟煤和褐煤, 无烟煤微晶堆叠高度（Lc）、 微晶直径（La）较大, 结构有序度介于低变质煤和石墨之间。 无烟煤的氧化经过两个主要过程, 微晶片层边缘被氧化卷曲破坏引起片层平均直径La减小。 新的CO键在片层边缘生成, 硫酸与硝酸进入片层边缘层间域。 H2SO4和HNO3作为插层剂进入无烟煤微晶碳中, 层间距d(002)由原煤的0.351 nm增长到了0.361 nm。 原有的微晶片层被剥离开, 微晶片层的堆叠层数, 由6下降到4.5, Raman光谱中ID1/IG相较于原煤增大（1.9→2.0）, G峰的半峰宽（FWHM）升高（63→68）, D2峰的强度提高（10.26→13.78）。 大量新的—C—O—, CO和—NO2键生成, 富氧程度参数大幅提高（0.11→0.42）。 经过混酸处理的氧化无烟煤, 芳香度fa提高, 结构有序度降低, 新增了大量反应活性点, 在无烟煤基多孔炭材料开发等领域具有很大潜力。
无烟煤 酸浸氧化 拉曼光谱 Anthracite Acid leaching and oxidizing XRD XRD Raman spectroscopy ATR-FTIR ATR-FTIR 光谱学与光谱分析
2016, 36(11): 3698
