铝基MOF制备多孔碳及其电化学性能的研究
发布时间：2022-02-22 03:05
当前社会新能源的广泛应用与电子设备和电动汽车的不断发展,对储能系统和动力电池性能提出了更高的要求。本论文针对目前超级电容器比容量较低、电极活性物质成本高、充放电速度慢等问题,提出开发一种新型碳电极材料。金属有机框架（MOF）材料结构具有可以自主调节、孔隙度高、结构有序、比表面积大、易于合成等优点,且碳化MOF材料的过程,结构和本身特有性能不发生改变,因此可以通过碳化金属有机框架前驱体作为制备具有介孔、微孔杂合的3D碳材料。本论文采用Al基MOF作为前驱体制备多孔碳,该方法生产成本较低、制备的多孔碳材料具有椭球形的新型结构,比表面积较大、热稳定性较高、且电化学性能优于其他碳材料。本论文的主要研究内容如下:1、首先选取硝酸铝（Al（NO3）3）和均苯三甲酸（H3BTC）通过水热法合成均苯三甲酸铝（Al-BTC）,然后高温碳化Al-BTC制备多孔碳材料。扫描电镜（SEM）、BET吸附等温测试（BET）、X射线衍射（XRD）、恒流充放电等测试结果表明,由Al-BTC作前驱体制备多孔碳的最佳条件是Al-BTC的合成温度是120 ℃,合成时间是9h,Al-BTC的焙烧温度是800 ℃,焙烧时间为2...
【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】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
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 超级电容器的发展历程
1.2.2 超级电容器种类和原理
1.3 超级电容器电极材料
1.3.1 传统的碳基电极材料
1.3.1.1 活性炭
1.3.1.2 石墨烯
1.3.1.3 碳纳米管
1.3.2 金属有机框架制备多孔碳材料
1.3.2.1 金属有机框架发展概述
1.3.2.2 直接碳化MOFs材料制备多孔碳
1.3.2.3 碳化加入二次碳源的MOFs材料制备多孔碳
1.4 本课题的选题意义与研究内容
1.4.1 选题意义
1.4.2 研究内容
第二章 铝基多孔碳的制备及电化学性能的究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验试剂
2.2.2 实验仪器
2.2.3 实验步骤
2.3 实验结果
2.3.1 探索制备最佳性能多孔碳的研究条件
2.3.1.1 Al-BTC不同合成温度对多孔碳性能的影响
2.3.1.2 A1-BTC不同合成时间对多孔碳性能的影响
2.3.1.3 Al-BTC不同焙烧温度对电化学性能的影响
2.3.1.4 Al-BTC不同焙烧时间对电化学性能的影响
2.3.2 多孔碳结构和形貌表征
2.3.3 多孔碳电化学性能的表征
2.4 本章小结
第三章 活化对多孔碳电化学性能的影响
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验试剂
3.2.2 实验仪器
3.2.3 实验步骤
3.3 结果讨论
3.3.1 KOH活化对多孔碳性能的影响
3.3.1.1 KOH活化对多孔碳结构和形貌的影响
3.3.1.2 KOH活化对多孔碳电化学性能的影响
3.3.2 HNO_3活化对多孔碳性能的影响
3.3.2.1 HNO_3活化对多孔碳结构和形貌的影响
3.3.2.1 HNO_3活化对多孔碳电化学性能的表征
3.4 本章小结
第四章 氮掺杂对多孔碳电化学性能的影响
4.1 前言
4.2 实验部分
4.2.1 实验试剂
4.2.2 实验仪器
4.2.3 实验步骤
4.3 结果讨论
4.3.1 掺杂不同种类氮源对多孔碳性能的影响
4.3.2 不同三聚氰胺比例对多孔碳性能的影响
4.4 本章小结
第五章 结论
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者及导师简介
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]超级电容器电极材料与电解液的研究进展[J]. 焦琛,张卫珂,苏方远,杨宏艳,刘瑞祥,陈成猛. 新型炭材料. 2017(02)
[2]多孔碳材料的制备[J]. 吴雪艳,王开学,陈接胜. 化学进展. 2012(Z1)
[3]混合型超级电容器的研究进展[J]. 刘海晶,夏永姚. 化学进展. 2011(Z1)
[4]中孔炭的制备及其在超级电容器中的应用[J]. 李娜,王先友,魏建良,安红芳,郑丽萍. 中南大学学报(自然科学版). 2009(03)
[5]活性炭电极材料的表面改性和性能[J]. 刘亚菲,胡中华,许琨,郑祥伟,高强. 物理化学学报. 2008(07)
[6]“超电容”电化学电容器研究进展[J]. 王晓峰,解晶莹,孔祥华,刘庆国. 电源技术. 2001(S1)
[7]双电层电容器有机电解液研究进展[J]. 李建玲,梁吉,徐景明,毛宗强. 电源技术. 2001(03)
本文编号：3638564
【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】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
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 超级电容器的发展历程
1.2.2 超级电容器种类和原理
1.3 超级电容器电极材料
1.3.1 传统的碳基电极材料
1.3.1.1 活性炭
1.3.1.2 石墨烯
1.3.1.3 碳纳米管
1.3.2 金属有机框架制备多孔碳材料
1.3.2.1 金属有机框架发展概述
1.3.2.2 直接碳化MOFs材料制备多孔碳
1.3.2.3 碳化加入二次碳源的MOFs材料制备多孔碳
1.4 本课题的选题意义与研究内容
1.4.1 选题意义
1.4.2 研究内容
第二章 铝基多孔碳的制备及电化学性能的究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验试剂
2.2.2 实验仪器
2.2.3 实验步骤
2.3 实验结果
2.3.1 探索制备最佳性能多孔碳的研究条件
2.3.1.1 Al-BTC不同合成温度对多孔碳性能的影响
2.3.1.2 A1-BTC不同合成时间对多孔碳性能的影响
2.3.1.3 Al-BTC不同焙烧温度对电化学性能的影响
2.3.1.4 Al-BTC不同焙烧时间对电化学性能的影响
2.3.2 多孔碳结构和形貌表征
2.3.3 多孔碳电化学性能的表征
2.4 本章小结
第三章 活化对多孔碳电化学性能的影响
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验试剂
3.2.2 实验仪器
3.2.3 实验步骤
3.3 结果讨论
3.3.1 KOH活化对多孔碳性能的影响
3.3.1.1 KOH活化对多孔碳结构和形貌的影响
3.3.1.2 KOH活化对多孔碳电化学性能的影响
3.3.2 HNO_3活化对多孔碳性能的影响
3.3.2.1 HNO_3活化对多孔碳结构和形貌的影响
3.3.2.1 HNO_3活化对多孔碳电化学性能的表征
3.4 本章小结
第四章 氮掺杂对多孔碳电化学性能的影响
4.1 前言
4.2 实验部分
4.2.1 实验试剂
4.2.2 实验仪器
4.2.3 实验步骤
4.3 结果讨论
4.3.1 掺杂不同种类氮源对多孔碳性能的影响
4.3.2 不同三聚氰胺比例对多孔碳性能的影响
4.4 本章小结
第五章 结论
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者及导师简介
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]超级电容器电极材料与电解液的研究进展[J]. 焦琛,张卫珂,苏方远,杨宏艳,刘瑞祥,陈成猛. 新型炭材料. 2017(02)
[2]多孔碳材料的制备[J]. 吴雪艳,王开学,陈接胜. 化学进展. 2012(Z1)
[3]混合型超级电容器的研究进展[J]. 刘海晶,夏永姚. 化学进展. 2011(Z1)
[4]中孔炭的制备及其在超级电容器中的应用[J]. 李娜,王先友,魏建良,安红芳,郑丽萍. 中南大学学报(自然科学版). 2009(03)
[5]活性炭电极材料的表面改性和性能[J]. 刘亚菲,胡中华,许琨,郑祥伟,高强. 物理化学学报. 2008(07)
[6]“超电容”电化学电容器研究进展[J]. 王晓峰,解晶莹,孔祥华,刘庆国. 电源技术. 2001(S1)
[7]双电层电容器有机电解液研究进展[J]. 李建玲,梁吉,徐景明,毛宗强. 电源技术. 2001(03)
本文编号：3638564
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3638564.html
