从煤沥青和石油焦出发制备储能炭材料
发布时间：2021-11-13 18:20
煤沥青和石油焦是化工工业生产过程中重要的不可再生的重质碳源,不仅利用效率低,而且给环境带来了严重的污染。通过对其进行深加工和轻质化来设计新颖性能独特的储能炭材料来提高资源利用率,从而提高其产品的附加值。石油焦的含碳量占80%以上,而煤沥青是一种化学成分极其复杂、多变的混合物,其基本的组成单元为多环、稠环芳烃及其衍生物,含碳量高达90%以上,所以它们作为制备炭材料的碳源,不仅收率高、导电性好,而且电化学性能优异。本文从煤沥青和石油焦出发制备电化学储能炭材料,具体研究内容如下:（1）以石油焦为炭前驱体,K2CO3作为活化剂,利用炭化-活化一步法制备了一系列石油焦基多孔炭,探索了活化时间、升温速率和预氧化处理对孔隙结构的影响,当用20wt%的H2O2预氧化时得到的材料的比表面积最大,可达1886 m2 g-1,总孔容为1.477 cm3 g-1;在活化比例2:1、活化温度800℃、活化时间2 h、升温速率5℃min
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
引言
1 文献综述
1.1 超级电容器和锂离子电池的概述
1.1.1 超级电容器的简介
1.1.2 锂离子电池的简介
1.2 炭材料在超级电容器中的应用
1.2.1 活性炭粉末
1.2.2 碳纳米管
1.2.3 炭气凝胶
1.2.4 活性炭纤维
1.3 超级电容器用炭材料的制备方法
1.3.1 物理活化法
1.3.2 化学活化法
1.3.3 模板法
1.3.4 煅烧金属有机框架(MOFs)
1.3.5 静电纺丝法
1.4 炭材料在锂离子电池的应用
1.4.1 纯炭材料用作锂离子电池负极材料
1.4.2 杂原子掺杂炭用作锂离子电池负极材料
1.4.3 炭复合物用作锂离子电池负极材料
1.5 本论文选题依据和研究内容
1.5.1 本论文选题依据
1.5.2 本论文研究内容
2 实验总述
2.1 实验试剂和仪器设备
2.1.1 实验药品
2.1.2 仪器设备
2.2 材料的表征技术
2.2.1 透射电镜显微镜(TEM)
2.2.2 扫描透射电子显微镜(SEM)
2.2.3 X射线衍射分析
2.2.4 氮气物理等温吸附
2.2.5 元素分析
2.2.6 振实密度
2.3 电化学测试
2.3.1 电极片的制备过程
2.3.2 电极测试体系
2.3.3 循环伏安测试
2.3.4 恒电流充放电测试
2.3.5 交流阻抗测试
3 石油焦基多孔炭的制备及其超级电容器性能研究
3.1 前言
3.2 实验部分
3.3 结果讨论
3.3.1 活化时间对孔结构及电化学性能的影响
3.3.2 升温速率对结构和吸附性能的影响
3.3.3 预氧化对结构和吸附性能的影响
3.3.4 水系三电极超级电容器性能测试
3.4 本章小结
4 煤沥青基多孔炭的制备及其超级电容器性能研究
4.1 前言
4.2 实验部分
4.3 结果讨论
4.3.1 活化比例对结构和吸附性能的影响
4.3.2 活化温度对结构和吸附性能的影响
4.3.3 活化时间对结构和吸附性能的影响
4.3.4 不同煤沥青与碳源比例对结构和吸附性能的影响
4.3.5 水系三电极超级电容器性能测试
4.4 本章小结
5 石墨@煤沥青的制备及其锂离子电池性能研究
5.1 前言
5.2 实验部分
5.3 结果讨论
5.3.1 不同炭化温度下石墨@煤沥青的结构表征
5.3.2 不同炭化温度下石墨@煤沥青的电化学性能
5.3.3 不同包覆量下石墨@煤沥青的表征
5.3.4 不同包覆量下石墨@煤沥青的电化学性能
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]澳洲坚果壳活性炭对Cr（Ⅵ）的吸附性能[J]. 刘晓芳,刘满红,张晓梅,尹晓琼. 云南民族大学学报(自然科学版). 2012(03)
[2]木糖用颗粒活性炭脱色工艺条件的研究[J]. 王成福,赵光辉,马文辉,贺东海,刘晓娟. 应用化工. 2005(04)
[3]水蒸汽活化工艺对石油焦基活性炭性能的影响[J]. 杜亚平,高晋生,张德祥,毛清龙. 炭素技术. 2003(01)
[4]碳/碳复合材料用基体沥青的改性研究[J]. 李铁虎,杨峥,郑修麟. 高技术通讯. 1993 (09)
博士论文
[1]炭包覆高容量负极材料的设计合成及性能研究[D]. 程菲.大连理工大学 2017
[2]碳基纳米杂化复合物的制备及储电性能研究[D]. 季红梅.南京大学 2016
[3]炭修饰锂离子电池负极材料的设计及性能研究[D]. 韩飞.大连理工大学 2014
[4]磷酸法自成型木质颗粒活性炭的制备过程与机理研究[D]. 林冠烽.中国林业科学研究院 2013
[5]电化学超级电容器负极材料Li4Ti5O12的研究[D]. 程亮.复旦大学 2008
[6]碱活化法制备石油焦基活性炭及活化机理研究[D]. 卢春兰.大连理工大学 2007
[7]沥青系多孔炭的结构及其电化学性能的研究[D]. 郭春雨.天津大学 2007
硕士论文
[1]重质炭源制备高附加值多孔炭用于超级电容器[D]. 邢超.大连理工大学 2015
[2]碳包覆Fe/Fe3O4纳米复合材料的可控制备与应用研究[D]. 吴珊.天津大学 2012
[3]氯化锌活化法桐壳基活性炭的制备及表征[D]. 林云珠.福建师范大学 2007
本文编号：3493489
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
引言
1 文献综述
1.1 超级电容器和锂离子电池的概述
1.1.1 超级电容器的简介
1.1.2 锂离子电池的简介
1.2 炭材料在超级电容器中的应用
1.2.1 活性炭粉末
1.2.2 碳纳米管
1.2.3 炭气凝胶
1.2.4 活性炭纤维
1.3 超级电容器用炭材料的制备方法
1.3.1 物理活化法
1.3.2 化学活化法
1.3.3 模板法
1.3.4 煅烧金属有机框架(MOFs)
1.3.5 静电纺丝法
1.4 炭材料在锂离子电池的应用
1.4.1 纯炭材料用作锂离子电池负极材料
1.4.2 杂原子掺杂炭用作锂离子电池负极材料
1.4.3 炭复合物用作锂离子电池负极材料
1.5 本论文选题依据和研究内容
1.5.1 本论文选题依据
1.5.2 本论文研究内容
2 实验总述
2.1 实验试剂和仪器设备
2.1.1 实验药品
2.1.2 仪器设备
2.2 材料的表征技术
2.2.1 透射电镜显微镜(TEM)
2.2.2 扫描透射电子显微镜(SEM)
2.2.3 X射线衍射分析
2.2.4 氮气物理等温吸附
2.2.5 元素分析
2.2.6 振实密度
2.3 电化学测试
2.3.1 电极片的制备过程
2.3.2 电极测试体系
2.3.3 循环伏安测试
2.3.4 恒电流充放电测试
2.3.5 交流阻抗测试
3 石油焦基多孔炭的制备及其超级电容器性能研究
3.1 前言
3.2 实验部分
3.3 结果讨论
3.3.1 活化时间对孔结构及电化学性能的影响
3.3.2 升温速率对结构和吸附性能的影响
3.3.3 预氧化对结构和吸附性能的影响
3.3.4 水系三电极超级电容器性能测试
3.4 本章小结
4 煤沥青基多孔炭的制备及其超级电容器性能研究
4.1 前言
4.2 实验部分
4.3 结果讨论
4.3.1 活化比例对结构和吸附性能的影响
4.3.2 活化温度对结构和吸附性能的影响
4.3.3 活化时间对结构和吸附性能的影响
4.3.4 不同煤沥青与碳源比例对结构和吸附性能的影响
4.3.5 水系三电极超级电容器性能测试
4.4 本章小结
5 石墨@煤沥青的制备及其锂离子电池性能研究
5.1 前言
5.2 实验部分
5.3 结果讨论
5.3.1 不同炭化温度下石墨@煤沥青的结构表征
5.3.2 不同炭化温度下石墨@煤沥青的电化学性能
5.3.3 不同包覆量下石墨@煤沥青的表征
5.3.4 不同包覆量下石墨@煤沥青的电化学性能
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]澳洲坚果壳活性炭对Cr（Ⅵ）的吸附性能[J]. 刘晓芳,刘满红,张晓梅,尹晓琼. 云南民族大学学报(自然科学版). 2012(03)
[2]木糖用颗粒活性炭脱色工艺条件的研究[J]. 王成福,赵光辉,马文辉,贺东海,刘晓娟. 应用化工. 2005(04)
[3]水蒸汽活化工艺对石油焦基活性炭性能的影响[J]. 杜亚平,高晋生,张德祥,毛清龙. 炭素技术. 2003(01)
[4]碳/碳复合材料用基体沥青的改性研究[J]. 李铁虎,杨峥,郑修麟. 高技术通讯. 1993 (09)
博士论文
[1]炭包覆高容量负极材料的设计合成及性能研究[D]. 程菲.大连理工大学 2017
[2]碳基纳米杂化复合物的制备及储电性能研究[D]. 季红梅.南京大学 2016
[3]炭修饰锂离子电池负极材料的设计及性能研究[D]. 韩飞.大连理工大学 2014
[4]磷酸法自成型木质颗粒活性炭的制备过程与机理研究[D]. 林冠烽.中国林业科学研究院 2013
[5]电化学超级电容器负极材料Li4Ti5O12的研究[D]. 程亮.复旦大学 2008
[6]碱活化法制备石油焦基活性炭及活化机理研究[D]. 卢春兰.大连理工大学 2007
[7]沥青系多孔炭的结构及其电化学性能的研究[D]. 郭春雨.天津大学 2007
硕士论文
[1]重质炭源制备高附加值多孔炭用于超级电容器[D]. 邢超.大连理工大学 2015
[2]碳包覆Fe/Fe3O4纳米复合材料的可控制备与应用研究[D]. 吴珊.天津大学 2012
[3]氯化锌活化法桐壳基活性炭的制备及表征[D]. 林云珠.福建师范大学 2007
本文编号：3493489
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