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Enregistrement W2297025721 · doi:10.1149/ma2014-02/3/168

An Investigation of Multi-Walled Carbon Nanotubes Containing Oxygen Functional Groups As Electrodes for Electrochemical Capacitors

2014· article· en· W2297025721 sur OpenAlexaff
Mark A. McArthur, Nathan Hordy, Sylvain Coulombe, Sasha Omanovic

Notice bibliographique

RevueECS Meeting Abstracts · 2014
Typearticle
Langueen
DomaineMaterials Science
ThématiqueConducting polymers and applications
Établissements canadiensMcGill University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésSupercapacitorMaterials scienceCarbon nanotubeCapacitanceElectrochemistryElectrodeCapacitorElectrolyteChemical engineeringNanotechnologyCarbon fibersComposite materialChemistryComposite numberVoltageElectrical engineering

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Much research has gone into the advancement of products containing carbon nanotubes (CNTs). However, very little-to-no CNT-containing devices actually make it to the commercial distribution stage. This is surprising as multi-walled CNTs (MWCNTs) have excellent mechanical and electrical properties and have potential use in a myriad of applications; specifically, electrochemical energy storage devices. It is well known that carbonaceous materials are good electrodes for electrochemical capacitors (supercapacitors (SCs)) owing to their relatively large double-layer potential region (ca. 1 V in aqueous electrolytes), global abundance, possibility of achieving structures of high surface area, and their low cost. 1 However, in the case of MWCNTs, specific capacitance ( C sp ) values are quite low (ca. 30-50 F g -1 ). Hybrid capacitors, whose capacitance is derived from both electrochemical double-layer and pseudocapacitive properties, are being developed to increase the C sp of various carbons. Hybrid MWCNT SC electrodes have achieved specific capacitances upwards of 130 F g -1 . 2 However, larger values are still desirable to decrease size/volume, mass, and overall cost of electrodes. In this talk, a presentation of our work on the development of a simple, two-step method to synthesize an improved hybrid SC electrode is given along with the results of preliminary surface and electrochemical analyses and performance data. We show that grafting stably immobilized oxygen-containing functional groups to MWCNTs grown on stainless steel surfaces leads to the largest specific capacitance for any binder-free electrode reported to-date. Thermal-chemical vapour deposition (t-CVD) was used to grow MWCNTs directly onto a 316 stainless steel mesh (400 series) according to the method presented in ref. 3 The MWCNTs were then exposed to a low pressure Ar/C 2 H 6 /O 2 glow-discharge to immobilize oxygen-containing functional groups onto their surface, thus forming plasma-functionalized MWCNTs (f-MWCNTs). The f-MWCNTs were characterized by XPS while the f-MWCNT SC electrodes were characterized using galvanostatic charge/discharge (GCD) cycling and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) to determine the electrode’s specific capacitance. Fig. 1a displays surface chemistry survey results from XPS showing the presence of oxygen-containing surface groups on the f-MWCNT SC electrodes. Further, the results show that the functional groups are stably bound even after 300 GCD cycles. Figs. 1b and 1c support the survey scan by examining the C1s peak before and after plasma functionalization (b) as well as after 100 and 300 GCD cycles (c). Stability of the f-MWCNT SC electrodes is excellent even after many GCD cycles. Fig. 2 shows typical C sp values with GCD cycle number (a) and the potential curve used to compute these values (b). From GCD, a maximum of ca. 200 F g -1 was recorded at 0.2 mA cm -2 after stabilization of the electrode. Using EIS, a similar C sp value of 251 F g -1 was determined. We believe the reason that the C sp of our own f-MWCNT SC electrodes is so large is due to the large number of MWCNT defect sites introduced during t-CVD growth combined with the large surface-to-volume ratio of f-MWCNTs. 4 These defect sites act as excellent anchor points to immobilize oxygen-containing functionalities. It is these functionalities that lead to a source of additional charge which increases the total capacitance of the material. References : 1. B. E. Conway, Electrochemical Supercapacitors: Scientific Fundamentals and Technological Applications , p. 734, Springer, (1999). 2. S. K. Park, Q. Mahmood, and H. S. Park, Nanoscale , 5 , 12304–12309 (2013). 3. N. Hordy, S. Coulombe, and J.-L. Meunier, Plasma Process. Polym. , 10 , 110–118 (2013). 4. D.-Q. Yang and E. Sacher, J. Phys. Chem. C , 112 , 4075–4082 (2008).

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,005
Score d'incertitude au seuil0,588

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,024
Tête enseignante GPT0,257
Écart entre enseignants0,233 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2014
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