硬模板法可控合成层级多孔碳基超级电容器电极材料
发布时间：2022-12-09 01:48
超级电容器是一种容量高、功率密度高、充/放电迅速、循环稳定性好的一种新型储能器件。在各种便携式电子设备、电动汽车等领域具有广阔的应用前景,其性能主要取决于电极材料。本硕士论文设计了硬模板法合成层级多孔碳材料、氮掺杂层级多孔碳材料和多孔碳/聚邻苯二胺复合材料并将其用作超级电容器电极材料,探索了这些材料的结构与性能之间的关系。主要内容和结果如下:以碱式碳酸锌（BZC）和碳酸钾（PC）分别为反应硬模板和活化剂合成了多孔碳材料。考察了含碳前驱体、碳化温度以及前驱体比例对样品结构性能的影响。在800℃热处理温度下,以葡萄糖（G）为碳前驱体,碳源、反应硬模板和活化剂质量比例为2:1:1的条件下合成的样品HPC（G-BZC-PC）具有微-介孔层级孔结构、高的比表面积、较高的石墨化程度以及无杂原子掺杂;其作为电极材料在6 M KOH的扣式电池测试中的比电容在1 A/g时达到241.1 F/g,即使电流密度增大至20 A/g时,仍然具有较好的倍率性能（86.2%）;在10000次充放电循环后,依然保持97.1%的初始电容值,显示出良好的循环稳定性。另外,在中性电解质测试中,电势区间拓宽,电容器的能量密度...
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 能源危机
1.2 超级电容器
1.2.1 超级电容器的分类及工作原理
1.2.2 超级电容器的构成
1.3 超级电容器电极材料分类
1.4 多孔碳基超级电容器电极材料的合成
1.4.1 软模板法制备多孔碳
1.4.2 硬模板法制备多孔碳
1.5 多孔碳基超级电容器电极材料的掺杂复合
1.6 选题的意义及研究内容
1.6.1 选题意义
1.6.2 研究内容
第二章 试剂材料、设备及测试方法
2.1 试验试剂
2.2 主要设备仪器
2.3 电化学测试方法
2.3.1 三电极测试
2.3.2 纽扣电池组装及测试
2.3.3 交流阻抗谱及循环稳定性测试
第三章 反应模板法合成层级多孔碳基超级电容器电极材料
3.1 引言
3.2 试验
3.2.1 材料合成
3.2.2 材料表征方法及条件
3.3 结果与讨论
3.3.1 模板剂与活化剂对材料结构和电化学性能的影响
3.3.2 热处理温度对材料电化学性能的影响
3.3.3 碳源选择对材料电化学性能的影响
3.3.4 前驱体比例对材料结构和电化学性能的影响
3.3.5 电解质对材料电化学性能的影响
3.3.6 层级多孔碳电极材料的稳定性和能量密度
3.4 本章小结
第四章 反应模板法合成层级多孔氮掺杂碳基超级电容器电极材料
4.1 引言
4.2 试验
4.2.1 材料合成及掺杂
4.2.2 材料表征方法及条件
4.3 结果与讨论
4.3.1 掺杂剂对材料结构和电化学性能的影响
4.3.2 前驱体比例对材料结构和电化学性能的影响
4.3.3 模板剂对材料结构和电化学性能的影响
4.4 本章小结
第五章 氮掺杂碳/聚合物基超级电容器电极材料的合成及其性能研究
5.1 引言
5.2 试验
5.2.1 材料合成及复合
5.2.2 材料表征方法及条件
5.3 结果与讨论
5.3.1 N-HPC/Po PD复合材料的结构及电化学性能
5.3.2 N-MC/Po PD复合材料的结构及电化学性能
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
个人简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]超级电容器的电极材料的研究进展[J]. 胡勤政,王英学,曹宏伟. 当代化工研究. 2019(02)
[2]基于碳材料的超级电容器电极材料的研究[J]. 李雪芹,常琳,赵慎龙,郝昌龙,陆晨光,朱以华,唐智勇. 物理化学学报. 2017(01)
[3]掺氮介孔炭作为双功能材料用于氧还原与超级电容器(英文)[J]. 梁群英,苏红,闫晶,梁俊杰,曹水良,袁定胜. 催化学报. 2014(07)
[4]电化学电容器电极材料的研究进展[J]. 米宏伟,朱培洋,刘剑洪. 材料导报. 2013(13)
[5]超级电容器用炭/导电聚合物复合材料[J]. 安红芳,王先友,李娜,郑丽萍,陈权启. 化学进展. 2009(09)
博士论文
[1]富氮碳基材料及其复合材料的合成与电化学电容性质的研究[D]. 郭文.华中科技大学 2019
[2]镍钴基双金属氧化物纳米复合材料的制备及其赝电容性能研究[D]. 陈三名.浙江工业大学 2016
[3]新型导电聚合物复合材料的制备及其电化学性能研究[D]. 何明平.福州大学 2013
硕士论文
[1]胺基化石墨烯量子点/二氧化钛纳米管复合材料的制备及其电容性能研究[D]. 李翠.上海大学 2015
本文编号：3714566
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 能源危机
1.2 超级电容器
1.2.1 超级电容器的分类及工作原理
1.2.2 超级电容器的构成
1.3 超级电容器电极材料分类
1.4 多孔碳基超级电容器电极材料的合成
1.4.1 软模板法制备多孔碳
1.4.2 硬模板法制备多孔碳
1.5 多孔碳基超级电容器电极材料的掺杂复合
1.6 选题的意义及研究内容
1.6.1 选题意义
1.6.2 研究内容
第二章 试剂材料、设备及测试方法
2.1 试验试剂
2.2 主要设备仪器
2.3 电化学测试方法
2.3.1 三电极测试
2.3.2 纽扣电池组装及测试
2.3.3 交流阻抗谱及循环稳定性测试
第三章 反应模板法合成层级多孔碳基超级电容器电极材料
3.1 引言
3.2 试验
3.2.1 材料合成
3.2.2 材料表征方法及条件
3.3 结果与讨论
3.3.1 模板剂与活化剂对材料结构和电化学性能的影响
3.3.2 热处理温度对材料电化学性能的影响
3.3.3 碳源选择对材料电化学性能的影响
3.3.4 前驱体比例对材料结构和电化学性能的影响
3.3.5 电解质对材料电化学性能的影响
3.3.6 层级多孔碳电极材料的稳定性和能量密度
3.4 本章小结
第四章 反应模板法合成层级多孔氮掺杂碳基超级电容器电极材料
4.1 引言
4.2 试验
4.2.1 材料合成及掺杂
4.2.2 材料表征方法及条件
4.3 结果与讨论
4.3.1 掺杂剂对材料结构和电化学性能的影响
4.3.2 前驱体比例对材料结构和电化学性能的影响
4.3.3 模板剂对材料结构和电化学性能的影响
4.4 本章小结
第五章 氮掺杂碳/聚合物基超级电容器电极材料的合成及其性能研究
5.1 引言
5.2 试验
5.2.1 材料合成及复合
5.2.2 材料表征方法及条件
5.3 结果与讨论
5.3.1 N-HPC/Po PD复合材料的结构及电化学性能
5.3.2 N-MC/Po PD复合材料的结构及电化学性能
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
个人简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]超级电容器的电极材料的研究进展[J]. 胡勤政,王英学,曹宏伟. 当代化工研究. 2019(02)
[2]基于碳材料的超级电容器电极材料的研究[J]. 李雪芹,常琳,赵慎龙,郝昌龙,陆晨光,朱以华,唐智勇. 物理化学学报. 2017(01)
[3]掺氮介孔炭作为双功能材料用于氧还原与超级电容器(英文)[J]. 梁群英,苏红,闫晶,梁俊杰,曹水良,袁定胜. 催化学报. 2014(07)
[4]电化学电容器电极材料的研究进展[J]. 米宏伟,朱培洋,刘剑洪. 材料导报. 2013(13)
[5]超级电容器用炭/导电聚合物复合材料[J]. 安红芳,王先友,李娜,郑丽萍,陈权启. 化学进展. 2009(09)
博士论文
[1]富氮碳基材料及其复合材料的合成与电化学电容性质的研究[D]. 郭文.华中科技大学 2019
[2]镍钴基双金属氧化物纳米复合材料的制备及其赝电容性能研究[D]. 陈三名.浙江工业大学 2016
[3]新型导电聚合物复合材料的制备及其电化学性能研究[D]. 何明平.福州大学 2013
硕士论文
[1]胺基化石墨烯量子点/二氧化钛纳米管复合材料的制备及其电容性能研究[D]. 李翠.上海大学 2015
本文编号：3714566
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