生物质基碳材料构筑新型超级电容器研究
发布时间：2021-05-25 16:19
超级电容器是重要的储能器件,由于其功率密度高、循环寿命长、可操作温度范围广、环境友好、安全等优点而引起了人们极大地关注。然而,到目前为止,商业化的超级电容器能量密度比锂离子电池和燃料电池低很多,制约了其在众多领域的进一步推广应用。根据超级电容器的能量密度公式E=1/2 CV2,我们发现要提高对称/不对称超级电容器的能量密度,不仅需要具有大比电容的电极材料,还需具有宽的可用工作电压窗口。因此,本论文通过分析对称/不对称超级电容器性能的制约因素,选用成本低廉的生物质材料,采用简单的方法,设计合成了生物质基碳材料及生物质基复合碳材料作为电极材料,再匹配适当的电解液或者金属氧化物作为电极材料构筑具有大工作电压的新型对称/不对称超级电容器,从而提高超级电容器的能量密度。主要研究内容和结果如下:1、以高粱秸秆为碳源,Zn Cl2作活化剂,采用简单的高温碳化方法制备了高粱秸秆基碳材料（SSCs）。在800 o C的高温下,通过优化碳源与活化剂的比,发现当活化比为1:1时,所制备的碳材料SSC1.0样品的比表面积为1354.7 m2 g-1。SSC1.0作为电极材料,以2 M KOH为电解液,在0.5...
【文章来源】：西北师范大学甘肃省
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 超级电容器的概述
1.2.1 超级电容器的结构
1.2.2 超级电容器的工作原理
1.2.2.1 双电层电容器的工作原理
1.2.2.2 赝电容器的工作原理
1.2.3 超级电容器的分类
1.3 超级电容器的电极材料
1.3.1 碳材料
1.3.1.1 活性炭
1.3.1.2 碳纳米管(CNTs)
1.3.1.3 石墨烯
1.3.1.4 生物质碳
1.3.2 金属化合物电极材料
1.3.2.1 金属氧化物
1.3.2.2 金属氮化物
1.3.3 导电聚合物电极材料
1.4 本论文的选题依据、研究思路和主要内容
参考文献
第二章 一步活化碳化高粱秸秆制备多孔碳材料及其对称超级电容器性能研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验试剂及仪器
2.2.2 高粱秸秆基多孔碳材料的制备
2.2.3 材料结构分析表征方法
2.2.3.1 扫描电子显微镜(SEM)形貌表征
2.2.3.2 透射电子显微镜(TEM)形貌表征
2.2.3.3 X射线衍射(XRD)表征
2.2.3.4 拉曼光谱(Raman)表征
2.2.3.5 氮气吸脱附比表面积(BET)表征
2.2.3.6 元素含量表征
2.2.3.7 X射线光电子能谱表征(XPS)
2.2.4 电化学性能测试
2.2.4.1 三电极系统电化学性能测试
2.2.4.2 两电极系统电化学性能测试
2.3 结果与讨论
2.3.1 高粱秸秆基多孔碳扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分析
2.3.2 氮气吸脱附比表面积(BET)分析
2.3.3 XPS和元素分析
2.3.4 高粱秸秆基多孔碳接触角分析
2.3.5 高粱秸秆基多孔碳Raman和XRD分析
2.4 高粱秸秆基多孔碳材料的电化学性能表征
2.4.1 三电极电化学行为测试
2.4.2 两电极电化学行为测试
2.5 小结
参考文献
第三章 蒽醌类修饰胡萝卜基多孔碳复合材料构筑新型超级电容器
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 胡萝卜基多孔碳材料的制备
3.2.2 蒽醌类修饰胡萝卜基多孔碳复合材料制备
3.2.3 实验试剂及仪器
3.2.4 材料结构分析表征方法
3.2.5 电极材料的电化学性能测试
3.2.5.1 三电极体系测试
3.2.5.2 两电极体系测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 1 -AAQ-CC2电极材料的合成机理
3.3.2 材料的结构与形貌分析
3.3.3 傅里叶红外光谱(FT-IR)、XRD和Raman分析
3.3.4 氮气吸-脱附比表面积(BET)和热重(TGA)分析
3.3.5 XPS和元素分析
3.4 电极材料的电化学性能表征
3.4.1 三电极电化学性能测试
3.4.1.1 碳材料(CCs)三电极体系测试
3.4.1.21 -AAQ-CCs复合材料三电极测试
3.4.2 两电极测试
3.5 小结
参考文献
第四章 基于WO_3-2.0和苜蓿基多孔碳材料构筑新型高性能不对称超级电容器
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验试剂及仪器
4.2.2 合成不同pH值下的WO_3纳米材料
4.2.3 苜蓿基多孔碳APAC的制备
4.3 材料结构分析表征方法
4.4 电化学性能测试
4.4.1 三电极测试
4.4.2 两电极测试
4.5 结果与讨论
4.5.1 WO_3-X结构表征
4.5.2 WO_3-X三电极性能测试
4.5.3 苜蓿基多孔碳材料结构表征
4.5.4 不对称超级电容器的电化学性能测试
4.6 小结
参考文献
硕士研究生期间发表的科研成果目录
致谢
本文编号：3205641
【文章来源】：西北师范大学甘肃省
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 超级电容器的概述
1.2.1 超级电容器的结构
1.2.2 超级电容器的工作原理
1.2.2.1 双电层电容器的工作原理
1.2.2.2 赝电容器的工作原理
1.2.3 超级电容器的分类
1.3 超级电容器的电极材料
1.3.1 碳材料
1.3.1.1 活性炭
1.3.1.2 碳纳米管(CNTs)
1.3.1.3 石墨烯
1.3.1.4 生物质碳
1.3.2 金属化合物电极材料
1.3.2.1 金属氧化物
1.3.2.2 金属氮化物
1.3.3 导电聚合物电极材料
1.4 本论文的选题依据、研究思路和主要内容
参考文献
第二章 一步活化碳化高粱秸秆制备多孔碳材料及其对称超级电容器性能研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验试剂及仪器
2.2.2 高粱秸秆基多孔碳材料的制备
2.2.3 材料结构分析表征方法
2.2.3.1 扫描电子显微镜(SEM)形貌表征
2.2.3.2 透射电子显微镜(TEM)形貌表征
2.2.3.3 X射线衍射(XRD)表征
2.2.3.4 拉曼光谱(Raman)表征
2.2.3.5 氮气吸脱附比表面积(BET)表征
2.2.3.6 元素含量表征
2.2.3.7 X射线光电子能谱表征(XPS)
2.2.4 电化学性能测试
2.2.4.1 三电极系统电化学性能测试
2.2.4.2 两电极系统电化学性能测试
2.3 结果与讨论
2.3.1 高粱秸秆基多孔碳扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分析
2.3.2 氮气吸脱附比表面积(BET)分析
2.3.3 XPS和元素分析
2.3.4 高粱秸秆基多孔碳接触角分析
2.3.5 高粱秸秆基多孔碳Raman和XRD分析
2.4 高粱秸秆基多孔碳材料的电化学性能表征
2.4.1 三电极电化学行为测试
2.4.2 两电极电化学行为测试
2.5 小结
参考文献
第三章 蒽醌类修饰胡萝卜基多孔碳复合材料构筑新型超级电容器
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 胡萝卜基多孔碳材料的制备
3.2.2 蒽醌类修饰胡萝卜基多孔碳复合材料制备
3.2.3 实验试剂及仪器
3.2.4 材料结构分析表征方法
3.2.5 电极材料的电化学性能测试
3.2.5.1 三电极体系测试
3.2.5.2 两电极体系测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 1 -AAQ-CC2电极材料的合成机理
3.3.2 材料的结构与形貌分析
3.3.3 傅里叶红外光谱(FT-IR)、XRD和Raman分析
3.3.4 氮气吸-脱附比表面积(BET)和热重(TGA)分析
3.3.5 XPS和元素分析
3.4 电极材料的电化学性能表征
3.4.1 三电极电化学性能测试
3.4.1.1 碳材料(CCs)三电极体系测试
3.4.1.21 -AAQ-CCs复合材料三电极测试
3.4.2 两电极测试
3.5 小结
参考文献
第四章 基于WO_3-2.0和苜蓿基多孔碳材料构筑新型高性能不对称超级电容器
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验试剂及仪器
4.2.2 合成不同pH值下的WO_3纳米材料
4.2.3 苜蓿基多孔碳APAC的制备
4.3 材料结构分析表征方法
4.4 电化学性能测试
4.4.1 三电极测试
4.4.2 两电极测试
4.5 结果与讨论
4.5.1 WO_3-X结构表征
4.5.2 WO_3-X三电极性能测试
4.5.3 苜蓿基多孔碳材料结构表征
4.5.4 不对称超级电容器的电化学性能测试
4.6 小结
参考文献
硕士研究生期间发表的科研成果目录
致谢
本文编号：3205641
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