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oe1(光电查) - 科学论文

59 条数据
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  • 硅作为石墨烯衍生物中普遍存在的污染物，对器件性能具有显著影响

    摘要： 天然石墨中普遍存在硅基杂质。然而这些杂质作为剥离石墨烯中的污染物及其对器件的影响一直被忽视。本研究通过原子级分辨率显微镜揭示了多种溶液法制备石墨烯上存在的硅基污染。我们发现这些杂质具有极强的顽固性，因此采用高纯度石墨作为前驱体是制备无硅石墨烯的唯一途径。这些杂质会阻碍石墨烯在表面积至关重要的应用中的有效利用。当使用无污染石墨烯制备超级电容器微电极时，可获得最接近理论预测值的石墨烯电容值。我们还展示了一种由纯氧化石墨烯制成的多功能湿度传感器，其灵敏度和检测限均达到有史以来最高水平。这些发现为实现商业化可行且高性能的石墨烯器件奠定了重要里程碑。

    关键词： 器件性能、超级电容器、石墨烯、湿度传感器、硅污染

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • [IEEE 2018年第53届国际大学电力工程会议(UPEC) - 英国格拉斯哥(2018年9月4日-9月7日)] 2018年第53届国际大学电力工程会议(UPEC) - 超级电容器在光伏功率平滑中的应用

    摘要： 可再生能源技术的渗透因天气条件波动影响发电量，导致电网稳定性问题和电压闪烁。首先分析系统以确定工作点和控制参数，在功率因数接近1的情况下实现发电在负载与电网间的合理分配。工作点由直流-直流变换器的占空比(D)、逆变器调制深度(Dm)及逆变器输出电压与电网电压间相位角(δ)设定。为研究各参数影响而不受MPPT和负载角闭环校正干扰，模拟系统采用开环模式运行。随后从功率流角度对超级电容器控制储能应用进行初步研究。所有理论计算结果均通过仿真深入验证。本研究探讨了并网系统中超级电容器与电池储能的应用。

    关键词： 平滑处理、最大功率点跟踪、净计量、光伏发电、超级电容器

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 光伏电站中混合储能系统用于爬坡率控制的容量配置与运行策略

    摘要： 本文提出了一种光伏电站斜率控制混合储能系统（电池与超级电容器）的优化配置方法。由于功率输出的急剧波动，高比例不可调度可再生能源并网的电力系统可能出现频率稳定问题。这已促使多国输电系统运营商要求光伏和风电场采取功率爬坡率控制措施，限制并网功率注入的变化速率。通过合理控制由电池和超级电容器组成的储能系统，可利用其在公共耦合点吸收/释放功率的特性，快速平抑并网功率的突变，从而有效执行该任务。本研究建立了技术经济模型，通过模拟不同储能设备的运行过程，计算其在项目生命周期内的净现成本以用于爬坡率控制。文中还针对实际光伏电站案例展开研究，对比分析了不同储能系统配置方案的结果。

    关键词： 斜率控制、超级电容器、混合储能系统、电池、可再生能源

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 用于储能应用的三维石墨烯/二氧化钛/聚吡咯纳米复合材料

    摘要： 设计包含石墨烯和二氧化钛（TiO2）等纳米材料与聚吡咯的新型电极活性材料对超级电容器器件具有重要意义。本研究提出一种由还原氧化石墨烯（rGO）、TiO2和聚吡咯（rGO/TiO2/PPy）组成的三元纳米复合材料用于超级电容器。通过傅里叶变换红外衰减全反射（FTIR-ATR）、拉曼光谱及扫描电子显微镜-能量色散X射线分析（SEM-EDX）对rGO/TiO2/PPy纳米复合材料进行表征。采用恒电流充放电（GCD）、循环伏安法（CV）和电化学阻抗谱（EIS）进行电化学测试。当[rGO]o/[Py]o=1/1、扫描速率10 mV/s时获得最高比电容Csp=431.23 F/g。该三元复合材料的比电容值显著高于：rGO/PPy复合材料（10 mV/s时Csp=122.12 F/g）、rGO（4 mV/s时Csp=93.17 F/g）及氧化石墨烯（GO，4 mV/s时Csp=45.16 F/g）。在1000 mV/s下，rGO/TiO2/PPy纳米复合材料获得高能量密度E=2.03 Wh/kg和功率密度P=18.3 kW/kg。[rGO]o/[Py]o=1/1的复合材料经过1000次循环后库仑效率较高，且原始电容保持率≈100%。这种新型合成的rGO/TiO2/PPy纳米复合材料因其优异的电化学性能，可应用于超级电容器器件。

    关键词： 能量密度、还原氧化石墨烯、电路模型、二氧化钛、超级电容器、聚吡咯

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • PVP与乙醇协同作用合成Ni3S4量子点用于高性能非对称超级电容器

    摘要： Ni3S4量子点(QDs)因其独特的量子效应、高比表面积、高水溶性和良好稳定性，在超级电容器领域极具应用潜力，但现有制备工艺繁琐且有毒。本研究首次利用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)与乙醇的协同作用，开发出一种简便环保的Ni3S4 QDs合成方法。通过XRD研究合成溶剂的影响揭示了协同机制。当该QDs用作超级电容器电极材料时，展现出优异的电化学性能，在1 A g-1电流密度下比电容达1440 F g-1。此外，将Ni3S4 QDs与活性炭(AC)组装成Ni3S4 QDs//AC非对称超级电容器(ASC)，实现了60.4 Wh kg-1的最大能量密度。本研究为量子点制备提供了新思路，也为硫化镍合成开辟了新理念。

    关键词： 超级电容器、硫化镍、储能、环保、聚乙烯吡咯烷酮、量子点

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 具有高比表面积的石墨烯量子点增强电纺碳纳米纤维织物，用于超高速率超级电容器

    摘要： 高比表面积、良好导电性和优异机械强度是碳纳米纤维织物（CNFs）作为高性能超级电容器电极的关键特性。但由于强连续导电网络与发达多孔结构之间存在权衡关系，这仍是重大挑战。本研究报道了一种通过添加石墨烯量子点（GQDs）将上述特性集成到静电纺丝CNFs中的简易策略。均匀嵌入的GQDs在构建整体增强相和导电网络中发挥关键双功能作用。与纯CNF相比，GQD增强的活化CNF比表面积从140显著提升至2032 m2/g，导电率和强度分别提高5.5倍和2.5倍。我们深入探究了其强增强效应机理。该织物作为自支撑超级电容器电极，在1 A/g电流密度下表现出335 F/g的高比电容，在100 A/g和500 A/g时仍保持77%和45%的超高容量保持率。值得注意的是，对称器件仅需2.2秒即可充电至80%容量，展现出作为高功率启动电源的巨大潜力。

    关键词： 石墨烯量子点，碳纳米纤维，超高倍率，高比表面积，超级电容器

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 由聚苯胺、聚丙烯腈和绿色合成石墨烯量子点组成的光学活性聚合物纳米复合材料，用于超级电容器应用

    摘要： 开发具有光学活性且能展现高效超级电容器性能的稳定复合薄膜是材料科学领域极具挑战性的研究方向。本研究制备了一种由绿色合成石墨烯量子点(GQD, G)掺杂聚丙烯腈(PAN)与聚苯胺(PANI)体系构成的聚合物纳米复合薄膜(PAN-PANI@G)，系统研究了其关键负载浓度及对理化、光学和电学性能的影响。该复合薄膜表现出显著导电性(2.362×10?? S m?1)和λmax~270 nm处的光学吸收特性。XRD、FTIR和TEM理化表征揭示了组分间通过分子间氢键形成的化学相互作用，分析显示聚合物膜中GQD粒径约为纯GQD的二分之一，证实了GQD与PAN/PANI基质间的协同效应。通过循环伏安法和恒流充放电技术在0.1 M H?SO?溶液中对丝网印刷碳电极修饰的聚合物复合材料进行测试，当施加电流密度为670 mA g?1时，比电容值范围达105-587 F g?1 cm?2，较文献报道的聚吡咯和聚苯胺基聚合物复合薄膜高出约2-1300倍。作为初步应用拓展，将最佳GQD负载量1.5 wt%的PAN/PANI@G纳米复合材料与NaCl稀溶液及导电板组合制成原型超级电容器，在3 V直流供电4分钟后，该原型电池可维持1.4 V工作电压运行1小时。

    关键词： 超级电容器，聚丙烯腈-聚苯胺复合材料，原型电池，协同相互作用，石墨烯量子点，IeV分析

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 通过脉冲激光烧蚀法制备的氧化铁纳米粉末用于超级电容器

    摘要： 通过脉冲激光烧蚀（PLA）技术在常压空气中烧蚀铁靶材，合成了添加氮化铁的纳米级磁铁矿粉末。将初始（合成态）粉末在200-500°C范围内进行热处理，制备出一系列具有不同相组成（从磁铁矿到赤铁矿）和结构（从二维薄片、球形纳米颗粒到连续三维结构）的氧化铁纳米粉末。将这些粉末掺入碳糊电极（CPEs）中，与商用电爆法氧化铁粉末相比，研究了所制电极的电容特性。电极的电容值与其材料结构特征及相组成相匹配。采用所选电极制备方法时，经500°C热处理的粉末（样品Fe/500）展现出最高电容值。研究表明，基于激光烧蚀氧化铁的超细材料在超级电容器电极领域具有应用潜力。

    关键词： 超级电容器、比电容、脉冲激光烧蚀、铁氧化物、纳米粉末

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 热缩合温度对还原TiO?纳米线/纳米管阵列负载g-C?N?电化学电容性能的影响

    摘要： 本研究探究了加工温度对g-C3N4电化学电容器性能的影响。通过在不同温度（450、550和650°C）下热缩聚三聚氰胺前驱体合成了g-C3N4材料（CN），随后将其沉积在电化学还原的TiO2纳米线/纳米管阵列（rTWTA）/Ti基底上。以g-C3N4/rTWTA/Ti电极作为超级电容器电极，采用场发射扫描电镜（FESEM）、X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）及元素分析研究了其形貌、晶体结构和化学组成。恒流充放电测试表明，CN(450)/rTWTA/Ti电极在0.3 mA/cm2电流密度下展现出最高比电容（22 mF/cm2），且经过500次循环后仍保持96.8%的容量，循环耐久性优异。这一优势归因于CN(450)/rTWTA/Ti电极相比其他电极具有更高的氮含量、更多活性位点、更优的亲水性以及三维形貌结构。本研究确定了三聚氰胺合成高性能g-C3N4的最佳热缩聚温度，在超级电容器领域具有重要应用潜力。

    关键词： 超级电容器，二氧化钛纳米线/纳米管阵列，加工温度，氮化碳，比电容

    更新于2025-09-22 17:15:45

  • 采用ICP CVD卷对卷技术制备的氮/硅掺杂垂直取向石墨烯的特性

    摘要： 同时实现高质量垂直取向石墨烯纳米结构的大规模生产并通过感应耦合等离子体化学气相沉积（ICP CVD）进行掺杂是一项技术难题，因为人们对这种材料在扩大化表面上的生长机制知之甚少。我们提出一种新方法，将ICP CVD与卷对卷技术相结合，以丙烷为前驱体气体、氮或硅为掺杂剂，实现垂直取向石墨烯的原位制备。这项新技术能以更低成本在移动铜箔基底上制备出具有独特形貌和组分的垂直取向石墨烯。通过改变沉积时间（1-30分钟）、气体分压、混合气体组分（丙烷、氩气、氮气或硅烷）、热处理（1-60分钟）及温度（350-500℃）等工艺参数，揭示了纳米结构的生长过程、形貌演变以及氮/硅杂原子的插层行为。采用场发射扫描电镜（FE-SEM）、拉曼光谱和能量色散X射线散射技术对独特纳米结构进行了表征。未掺杂及氮/硅掺杂的纳米结构可在工业制造表面缺陷的铜基底上实现全覆盖制备。较长沉积时间（30分钟，450℃）会导致碳非晶化及sp3杂化碳比例增加，从而形成更大的垂直取向碳质纳米结构并生长出柱状体。

    关键词： 垂直取向石墨烯（VOG）、锂离子电池、卷对卷技术、感应耦合等离子体化学气相沉积（ICP CVD）、超级电容器

    更新于2025-09-22 18:35:01