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光热法是材料将所吸收的光能转化为热能并利用热能的方法。光具有并行性、能量密度、功率密度可调的特点,结合纳米材料的粒径小,颗粒间导热性差,热能难以通过材料向环境散发的性质,能够采用光热法使纳米材料的温度急剧升高。这种温度的剧烈变化能够快速、可控、安全、灵活、无污染地改性纳米材料。
本文首先以光热法对聚苯胺(PANI)纳米线进行了改性,研究了闪光距离、闪光次数对聚苯胺纳米线物理、化学性质及其聚苯胺超级电容器性能的影响。结果表明,光热处理法能够灵活、快速、可控的调整PANI的微观形貌、表面粗糙度及电化学性能等。在合适的光照条件下,PANI纳米线部分融化,形成低电阻网络,提高电极活性材料的利用率,避免由体积膨胀/收缩引起的PANI结构破坏或剥落,提高了超级电容器的功率密度、能量密度和循环稳定性。通过光热处理,PANI纳米线电极的电阻由24.6Ω降低到5.6Ω,质量比电容提高了34%,循环稳定性提高了11%。
通过光热处理法制备了具有高比表面积、良好的导电性、稳定性以及电化学活性的PANI凝胶导电网络电极,以3-(2,2,6,6-tetramethyl-piperidiynl-1-oxyl)-1-methylylimidazoliumbromide为双氧化还原电解液研究光热处理对氧化还原电解液超级电容器自放电的影响。实验结果表明,光热法处理得到的凝胶电极与双氧化还原电解液之间表现出强协同作用,质量比电容达到721Fg-1,极大地减缓超级电容器的自放电问题,提高了超级电容器的能量密度、功率密度以及稳定性。
以高功率闪光光源作为能量输入,在室温、氨气氛中对石墨烯材料进行了光热处理,快速、安全地制备了氮掺杂石墨烯。研究表明,所得到的氮掺杂石墨烯具有独特的电化学性质,氮原子集中在石墨烯电极表面,表现出良好的电催化及储能性能,其过氧化氢还原电位比在玻璃碳电极上正移200mV,还原电流密度提高了数十倍。当使用此氮掺杂石墨烯材料作为超级电容器的电极时,比电容为350Fg-1,并保留了石墨烯材料良好的功率性能和循环稳定性。
综上所述,光热处理法对纳米材料的处理有快速、灵活、低能耗、安全等优点,能可控的调整纳米材料的结构与性能。因此,光热法在纳米材料处理领域有着很大的潜力与应用前景。
本文首先以光热法对聚苯胺(PANI)纳米线进行了改性,研究了闪光距离、闪光次数对聚苯胺纳米线物理、化学性质及其聚苯胺超级电容器性能的影响。结果表明,光热处理法能够灵活、快速、可控的调整PANI的微观形貌、表面粗糙度及电化学性能等。在合适的光照条件下,PANI纳米线部分融化,形成低电阻网络,提高电极活性材料的利用率,避免由体积膨胀/收缩引起的PANI结构破坏或剥落,提高了超级电容器的功率密度、能量密度和循环稳定性。通过光热处理,PANI纳米线电极的电阻由24.6Ω降低到5.6Ω,质量比电容提高了34%,循环稳定性提高了11%。
通过光热处理法制备了具有高比表面积、良好的导电性、稳定性以及电化学活性的PANI凝胶导电网络电极,以3-(2,2,6,6-tetramethyl-piperidiynl-1-oxyl)-1-methylylimidazoliumbromide为双氧化还原电解液研究光热处理对氧化还原电解液超级电容器自放电的影响。实验结果表明,光热法处理得到的凝胶电极与双氧化还原电解液之间表现出强协同作用,质量比电容达到721Fg-1,极大地减缓超级电容器的自放电问题,提高了超级电容器的能量密度、功率密度以及稳定性。
以高功率闪光光源作为能量输入,在室温、氨气氛中对石墨烯材料进行了光热处理,快速、安全地制备了氮掺杂石墨烯。研究表明,所得到的氮掺杂石墨烯具有独特的电化学性质,氮原子集中在石墨烯电极表面,表现出良好的电催化及储能性能,其过氧化氢还原电位比在玻璃碳电极上正移200mV,还原电流密度提高了数十倍。当使用此氮掺杂石墨烯材料作为超级电容器的电极时,比电容为350Fg-1,并保留了石墨烯材料良好的功率性能和循环稳定性。
综上所述,光热处理法对纳米材料的处理有快速、灵活、低能耗、安全等优点,能可控的调整纳米材料的结构与性能。因此,光热法在纳米材料处理领域有着很大的潜力与应用前景。