菲基多孔碳纳米片的制备及其储电性能研究

发布时间：2023-02-01 10:40

　　作为一种性能优异的储能设备,超级电容器不仅逐渐占据了一定的市场,在未来也必将有很大的发展前途。本文均以菲作为碳源,采用模板法协同物理和化学活化法可控合成高性能的多孔碳材料,并通过TEM、FESEM和氮吸脱附等技术方法,观察并分析所合成的多孔碳材料的形貌以及孔的结构,同时利用红外光谱分析以及拉曼光谱等方法分析合成的多孔碳材料含有的表面官能团以及石墨化程度,在三电极体系下,运用循环伏安法、交流阻抗谱及恒流充放电等方法测试其储电性能。主要结论如下:以菲为碳源,以碳酸钙为模板,KOH为活化剂,采用常规加热方式,制得卷曲状多孔碳纳米片（CPCNs）。当菲、碳酸钙、KOH的质量分别为5 g、10 g、10 g,且活化终温为1173 K时,将所制得的材料命名为CPCN1173,该材料具有大量卷曲的片状结构,并且形成相互连接的空间三维结构。CPCN1173的比表面积、总孔容、平均孔径分别为1456 m2 g-1、3.50 cm3 g-1、9.61 nm。在6 M KOH电解液中,0.05 A g-1的电流密度下,CPCN1173的比容为125.0 F g-1;而20 A g-1时,比容保持为43.9 ... 

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 前言
    1.2 超级电容器概述
        1.2.1 超级电容器的背景
        1.2.2 超级电容器的分类和原理
    1.3 超级电容器的电极材料
        1.3.1 导电聚合物
        1.3.2 活性碳
        1.3.3 碳气凝胶
        1.3.4 碳纳米管
        1.3.5 金属氧化物
        1.3.6 复合材料
        1.3.7 非对称结构
        1.3.8 电池类型
    1.4 超级电容器的定量建模
        1.4.1 等效电路模型
        1.4.2 经验关系
        1.4.3 理论极限
    1.5 超级电容器的未来发展
        1.5.1 混合电容器
        1.5.2 等效串联电阻
        1.5.3 电解液的优化
        1.5.4 改善自放电
    1.6 超级电容器电解液
    1.7 选题背景及研究内容
第二章 实验器材及表征方法
    2.1 药品与器材
        2.1.1 药品
        2.1.2 器材
    2.2 材料表征
        2.2.1 X-射线光电子能谱分析
        2.2.2 Raman光谱分析
        2.2.3 红外光谱分析
        2.2.4 场发射扫描电子显微镜
        2.2.5 透射电子显微镜
        2.2.6 比表面积及孔结构分析
    2.3 电极材料的电化学性能分析
        2.3.1 循环伏安法
        2.3.2 恒电流充放电测试
        2.3.3 电化学阻抗谱分析
第三章 CaCO_3模板法制备多孔碳纳米片及其储电性能
    3.1 实验
        3.1.1 多孔碳纳米片的制备
        3.1.2 多孔碳电极片的制备
    3.2 结果与讨论
        3.2.1 场发射扫面电镜分析
        3.2.2 透射电镜分析
        3.2.3 X-射线光电子能谱分析
        3.2.4 多孔碳纳米片的氮吸脱附分析
        3.2.5 红外光谱分析
        3.2.6 Raman光谱分析
    3.3 CPCNs的电化学性能分析
        3.3.1 CPCNs的循环伏安分析
        3.3.2 CPCNs的恒流充放电分析
        3.3.3 CPCNs的电化学阻抗谱分析
    3.4 本章小结
第四章 不同模板制备多孔碳纳米片及其储电性能
    4.1 实验
        4.1.1 多孔碳纳米片的制备
        4.1.2 多孔碳电极片的制备
    4.2 结果与讨论
        4.2.1 场发射扫描电镜分析
        4.2.2 透射电镜分析
        4.2.3 多孔碳纳米片的氮吸脱附分析
        4.2.4 红外光谱分析
        4.2.5 Raman光谱分析
    4.3 PCs的电化学性能分析
        4.3.1 PCs的循环伏安分析
        4.3.2 PCs的恒流充放电分析
        4.3.3 PCs的电化学阻抗谱分析
    4.4 本章小结
第五章 CaO模板法制备多孔碳纳米片及其储电性能
    5.1 实验
        5.1.1 多孔碳纳米片的制备
        5.1.2 多孔碳电极片的制备
    5.2 结果与讨论
        5.2.1 场发射扫描电镜分析
        5.2.2 透射电镜分析
        5.2.3 多孔碳纳米片的氮吸脱附分析
        5.2.4 红外光谱分析
        5.2.5 Raman光谱分析
    5.3 PCs的电化学性能分析
        5.3.1 PCs的循环伏安分析
        5.3.2 PCs的恒流充放电分析
        5.3.3 PCs的电化学阻抗谱分析
    5.4 本章小结
第六章 结论、创新点以及展望
    6.1 主要结论
    6.2 论文创新点
    6.3 论文展望
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]Hierarchical porous carbon derived from Allium cepa for supercapacitors through direct carbonization method with the assist of calcium acetate[J]. Jinhui Xu,Wenli Zhang,Dianxun Hou,Weimin Huang,Haibo Lin.  Chinese Chemical Letters. 2017(12)



本文编号：3734115