原位制备石墨化多孔炭/镍复合材料及电化学性能研究
发布时间：2021-11-03 20:45
随着高科技领域的迅速发展,传统的活性炭已经不能满足对电子器件高能量密度和高功率密度的需求,开发新的炭基材料已经成为发展趋势。由于石墨化炭和金属的复合材料优异的功能特性,在能量贮存和转化过程中已经显示出巨大的应用前景。本论文以碱木质素为碳源,首先制备出具有发达孔隙结构的球形前驱体,经过炭化、活化制备出具有多级孔道结构的木质素活性炭（LAC）。再以LAC负载乙酸镍（Ni Ac）为体系,采用原位镍催化炭石墨化制备炭/镍（C/Ni）复合材料,系统研究了镍催化炭的石墨化过程及对电化学性能的影响,取得的主要研究成果如下:（1）系统研究了负载镍催化剂用量、热处理温度和时间等反应条件对石墨化程度的影响,筛选出在LAC/Ni Ac质量比为1:1.5,热处理温度1000 oC,热处理时间1.5 h,炭石墨化程度最好,R值（ID/IG）为0.831,电阻率为0.174Ω/cm。（2）系统研究了各种因素对C/Ni复合材料的电化学性能的影响,当LAC/Ni Ac质量比为1:1.5,热处理温度850 oC,热处理时间1.5 h,C/Ni复合材料的比电容值最高达到261.4 F/g,比相同条件下不加催化剂时的比电容...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 生物质的介绍
1.1.1 生物质的概念
1.1.2 生物质的利用和发展现状
1.2 生物质炭材料和制备
1.2.1 生物质炭
1.2.2 炭材料的炭化
1.2.3 炭材料的活化
1.3 炭材料的石墨化
1.3.1 石墨化的方法
1.3.2 炭材料的催化石墨化
1.4 生物质炭材料在电容器中的研究
1.5 本论文的研究意义和内容
第二章 木质素炭/镍复合材料催化石墨化的研究
2.1 引言
2.2 实验试剂与仪器
2.3 实验步骤
2.3.1 木质素的炭化
2.3.2 木质素活性炭（LAC）的制备
2.3.3 C/Ni复合材料的制备
2.4 结果与讨论
2.4.1 木质素基活性炭的产率
2.4.2 碳材料的形貌分析
2.4.3 热处理温度对LAC样品石墨化度的影响
2.4.4 催化剂用量对炭材料石墨化度的影响
2.4.5 热处理时间对炭材料石墨化度的影响
2.5 本章小结
第三章 木质素炭/镍复合材料电化学性能的研究
3.1 引言
3.2 实验试剂与仪器
3.3 实验步骤
3.3.1 木质素的炭化
3.3.2 木质素活性炭（LAC）的制备
3.3.3 C/Ni复合材料的制备
3.3.4 工作电极的制备
3.4 测试方法
3.4.1 电化学性能的测试方法
3.4.2 比表面积、孔容积和孔分布的测试方法
3.4.3 电阻率的测试方法
3.5 实验结果与讨论
3.5.1 原料木质素热重分析测试
3.5.2 材料的形貌分析
3.5.3 热处理温度对LAC性能的影响
3.5.4 催化剂用量对炭材料性能的影响
3.5.5 热处理时间对C/Ni复合材料电容性质的影响
3.7 本章小结
第四章 结论与展望
4.1 结论
4.2 展望
参考文献
作者简介及硕士期间取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]EDLC电容和电极活性炭孔型及其表面积之间的关系（英文）[J]. 王立红,豊田昌宏,稲垣道夫. 新型炭材料. 2008(02)
[2]碳纤维催化石墨化的研究概况[J]. 杨海瑞,刘晓荣,杨俊和,潘嘉祺. 上海应用技术学院学报(自然科学版). 2007(01)
[3]石墨化热处理对碳/碳复合材料激光拉曼特性的影响[J]. 黄斌,邓海金,李明,李军红,李东生. 材料热处理学报. 2005(06)
[4]碳纤维高温热处理技术进展[J]. 李东风,王浩静,贺福,王心葵. 化工进展. 2004(08)
[5]热处理温度对炭/炭复合材料性能的影响[J]. 于澍,刘根山,李溪滨,浦继强,浦保健. 中南工业大学学报(自然科学版). 2003(05)
[6]电化学电容器碳基电极材料研究进展[J]. 赵淑红,吴锋,苏岳锋. 材料导报. 2003(04)
[7]木质素的化学结构及其应用[J]. 陶用珍,管映亭. 纤维素科学与技术. 2003(01)
[8]超级电容器用多孔碳材料的研究进展[J]. 田艳红,付旭涛,吴伯荣. 电源技术. 2002(06)
[9]电子导电聚合物在电化学电容器中的应用[J]. 唐致远,徐国祥. 化工进展. 2002(09)
[10]生物质能源应用研究现状与发展前景[J]. 蒋剑春. 林产化学与工业. 2002(02)
博士论文
[1]木质素解聚新工艺及机理研究[D]. 叶跃元.华南理工大学 2012
硕士论文
[1]吸附过程中的多元平衡与动力学研究[D]. 樊建新.山东师范大学 2010
[2]壳聚糖改性及其对重金属离子的吸附性能研究[D]. 吕康乐.兰州大学 2009
[3]碱木质素壳聚糖复合膜的制备及其性能表征[D]. 李珊珊.东北林业大学 2008
本文编号：3474323
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 生物质的介绍
1.1.1 生物质的概念
1.1.2 生物质的利用和发展现状
1.2 生物质炭材料和制备
1.2.1 生物质炭
1.2.2 炭材料的炭化
1.2.3 炭材料的活化
1.3 炭材料的石墨化
1.3.1 石墨化的方法
1.3.2 炭材料的催化石墨化
1.4 生物质炭材料在电容器中的研究
1.5 本论文的研究意义和内容
第二章 木质素炭/镍复合材料催化石墨化的研究
2.1 引言
2.2 实验试剂与仪器
2.3 实验步骤
2.3.1 木质素的炭化
2.3.2 木质素活性炭（LAC）的制备
2.3.3 C/Ni复合材料的制备
2.4 结果与讨论
2.4.1 木质素基活性炭的产率
2.4.2 碳材料的形貌分析
2.4.3 热处理温度对LAC样品石墨化度的影响
2.4.4 催化剂用量对炭材料石墨化度的影响
2.4.5 热处理时间对炭材料石墨化度的影响
2.5 本章小结
第三章 木质素炭/镍复合材料电化学性能的研究
3.1 引言
3.2 实验试剂与仪器
3.3 实验步骤
3.3.1 木质素的炭化
3.3.2 木质素活性炭（LAC）的制备
3.3.3 C/Ni复合材料的制备
3.3.4 工作电极的制备
3.4 测试方法
3.4.1 电化学性能的测试方法
3.4.2 比表面积、孔容积和孔分布的测试方法
3.4.3 电阻率的测试方法
3.5 实验结果与讨论
3.5.1 原料木质素热重分析测试
3.5.2 材料的形貌分析
3.5.3 热处理温度对LAC性能的影响
3.5.4 催化剂用量对炭材料性能的影响
3.5.5 热处理时间对C/Ni复合材料电容性质的影响
3.7 本章小结
第四章 结论与展望
4.1 结论
4.2 展望
参考文献
作者简介及硕士期间取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]EDLC电容和电极活性炭孔型及其表面积之间的关系（英文）[J]. 王立红,豊田昌宏,稲垣道夫. 新型炭材料. 2008(02)
[2]碳纤维催化石墨化的研究概况[J]. 杨海瑞,刘晓荣,杨俊和,潘嘉祺. 上海应用技术学院学报(自然科学版). 2007(01)
[3]石墨化热处理对碳/碳复合材料激光拉曼特性的影响[J]. 黄斌,邓海金,李明,李军红,李东生. 材料热处理学报. 2005(06)
[4]碳纤维高温热处理技术进展[J]. 李东风,王浩静,贺福,王心葵. 化工进展. 2004(08)
[5]热处理温度对炭/炭复合材料性能的影响[J]. 于澍,刘根山,李溪滨,浦继强,浦保健. 中南工业大学学报(自然科学版). 2003(05)
[6]电化学电容器碳基电极材料研究进展[J]. 赵淑红,吴锋,苏岳锋. 材料导报. 2003(04)
[7]木质素的化学结构及其应用[J]. 陶用珍,管映亭. 纤维素科学与技术. 2003(01)
[8]超级电容器用多孔碳材料的研究进展[J]. 田艳红,付旭涛,吴伯荣. 电源技术. 2002(06)
[9]电子导电聚合物在电化学电容器中的应用[J]. 唐致远,徐国祥. 化工进展. 2002(09)
[10]生物质能源应用研究现状与发展前景[J]. 蒋剑春. 林产化学与工业. 2002(02)
博士论文
[1]木质素解聚新工艺及机理研究[D]. 叶跃元.华南理工大学 2012
硕士论文
[1]吸附过程中的多元平衡与动力学研究[D]. 樊建新.山东师范大学 2010
[2]壳聚糖改性及其对重金属离子的吸附性能研究[D]. 吕康乐.兰州大学 2009
[3]碱木质素壳聚糖复合膜的制备及其性能表征[D]. 李珊珊.东北林业大学 2008
本文编号：3474323
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