生物质多孔炭的制备与电容性能研究

发布时间：2021-11-16 01:58

　　生物质材料作为可持续碳源,因其来源广、廉价、绿色等优点受到研究者的青睐。电极材料是超级电容器的主体部分,决定着它的电化学性能。生物质炭材料因其可调控的孔隙结构以及丰富的杂原子种类被应用到储能领域。本文以生物质为原料,制备出高比表面积的氮、氧共掺杂多孔炭材料。以槐树叶为碳源,采用高温炭化、水热炭化两种炭化方法对原料进行处理,然后进行NaOH活化,通过改变活化剂与炭前驱体的比例制备得到高比表面积的氮、氧共掺杂电容炭。测试发现水热法可以更好地保留原料的骨架结构,形成独特的大孔结构,经过活化制备得到分级孔炭;相比于炭化活化制备出的微孔结构,分级孔结构更有益于材料的倍率性能以及在电解液的浸润性,制备的电极材料表现出较高的比容量和较好的倍率性能。经过水热法制备得到的炭材料比表面积最高为2061 m2 g-1,氮、氧含量最高分别为3.36 at%和10.71 at%。在活化剂与炭前驱体的质量比为3:1制备的炭材料在6 mol L-1 KOH电解液中的比容量为316 F g-1,电流密度增加300倍到30 A g-1时比容量依然有239 F g-1,容量保持率为75.6%。以桑树叶作为碳源,通过水热法... 

【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：100 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－２双电层超级电容器工作原理??－

双电层电容器基于Ｓｔｅｍ模型进行充放电循环Ｗ，这与普通的物理电容器有很大??区别。双电层电容器的能量存储与释放主要是依靠电极与电解质界面处电荷快速脱??吸附行为所形成的双电层结构，其工作原理如图１所示［３］。将电极材料浸泡于电解??液中，再向电极施加一定的电压，当电压不足以让电解液分解时，电极材料与电解??液的接触面上就出现了电荷与离子定向排列的现象。根据静电场理论，正极因为带??正电荷从而吸附电解液中带负电荷的离子，相反，负极则吸附电解液中带正电荷的??离子，这种正、负电荷因为规整排列在两个不同相接触面间所形成的规整电荷层即??为双电层电容［５］。充电时，电子由正极转移到负极，相对应的电解液中的正、负离??子也移动到两侧的电极材料与电解液的接触面处，进行能量的储存；放电时，将电??容器接到负载上，电子从负极转移到正极，而处于接触面的正、负离子也被重新释??放

在高纯氮气（２００?ｍＬ?ｍｉｉｆ１）保护下，以１０５０?°Ｃ，保温１?ｈ，自然降温至室温后，利用去离子水入干燥烘箱中以１１０?°Ｃ干燥２４?ｈ，得到的生物质炭材别命名为?ＨＳＹ－Ｈ－１、ＨＳＹ－Ｈ－２?和?ＨＳＹ－Ｈ－３。??的结构表征及电容性能??槐树叶炭的结构表征及电容性能??化槐树叶炭的比表面积与孔径分布分析??化活化槐树叶炭的微观孔隙结构和参数，我们采用ＡＳ仪对ＨＳＹ－Ｃ－ｎ系列样品进行测试。??１５００???

【参考文献】：
期刊论文
[1]超级电容器炭电极材料的研究[J]. 徐斌,张浩,曹高萍,张文峰,杨裕生.  化学进展. 2011(Z1)
[2]超级电容器:性能优越的储能器件[J]. 周强,王金全,杨波.  电气技术. 2006(06)
[3]交通污染对城市土壤和植物的影响[J]. 康玲芬,李锋瑞,张爱胜,谈建安,杨发旺,黑文龙,刘江斌.  环境科学. 2006(03)

博士论文
[1]沥青基超级电容器炭电极材料的制备及电化学性质研究[D]. 钟存贵.太原理工大学 2015
[2]新型能源材料—电化学电容器与锂离子电池电极材料的研究[D]. 梁彦瑜.兰州大学 2006



本文编号：3497959