基于蜜胺泡绵多孔材料的设计及在电化学储能和油水分离中的应用

发布时间：2024-02-17 21:36

　　蜜胺泡绵(Melamine Sponge,MS)是一种具有高孔隙率、低密度结构且绿色环保、价格低廉的商业化产品,其优异的三维孔道结构及优良的机械性能,使其成为具有前景的多孔材料制备载体。此外,直接炭化蜜胺泡绵可得到具有三维孔道的多孔炭,并保持原有高强机械性能,使其成为柔性多孔炭材料设计的热点之一。但是,蜜胺泡绵本身存在比表面积低,缺乏微孔,导电性差以及两亲性(亲水亲油)等特点,限制了其在很多领域如电化学和油水分离等方面的应用。为提高蜜胺泡绵在这些领域中的应用,本论文通过设计一系列的基于蜜胺泡绵的多孔材料,来克服上述纯蜜胺泡绵本身的缺点,从而提高相应的性能,促进蜜胺泡绵在不同领域,尤其是电化学和油水分离中的应用。论文具体内容如下:1.糠醇负载蜜胺泡绵的双炭层多孔材料的合成及超电容性能提升。直接炭化蜜胺泡绵存在比表面积低、缺乏微孔、导电性差等特点,直接作为电极材料比电容较低。为解决上述问题,通过浸渍法在蜜胺泡绵表面负载糠醇,经炭化后得到双炭层结构,即内层为炭化蜜胺泡绵骨架,外层为炭化糠醇。实验结果表明,糠醇改性后的蜜胺泡绵,其在5 mV/s的扫速下比电容为184 F/g,远远高于炭化蜜胺泡...

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1蜜胺泡绵的表观形貌（a）,蜜胺泡绵内部的SEM形貌（b，c）,蜜胺泡绵的结构式（d）[7]

3图1-2超级电容器工作原理图：双电层电容器（a），法拉第赝电容电容器（b），混合型电容器（c）[22]。Fig.1-2Workingprincipleofsupercapacitor:electricdoublelayercapacitor(a),Faradaypseudoca....

图1-2超级电容器工作原理图：双电层电容器（a），法拉第赝电容电容器（b），混合型电容器（c）

身提供的规整大孔孔道结构，可大大降低电解液传输阻力，促进电解液和活性物质之间的接触；（b）由于蜜胺泡绵本身的高氮含量，可通过一步炭化得到氮掺杂碳骨架。氮掺杂，可增加炭材料的导电性，表面润湿性（促进电解液和电极材料的接触），并通过自身的氧化还原反应提供额外的赝电容，提高材料的电容储....

图1-3电化学领域中使用的基于MS材料的结构设计示意图[7]

7图1-4一块尺寸为70×18×20mm的蜜胺泡绵和尺寸为46×10×13mm的炭化后的蜜胺泡绵（ECF）的表观形貌（a），在指尖弯曲的ECF（b），ECF的扫描电子显微镜图像（c），插图是ECF中一根网络纤维的横截面图像，显示为凹正三角形（d）[5]。Fig.1-4Digita....

图1-4一块尺寸为70×18×20mm的蜜胺泡绵和尺寸为46×10×13mm的炭化后的蜜胺泡绵（ECF）的表观形貌（a），在指尖弯曲的ECF（b），ECF的扫描电子显微镜图像（c），插图是

8氮掺杂蜜胺泡绵碳气凝胶（NCA），用于超级电容器和电催化氧还原反应。所得的NCA具有低密度（0.01g/cm3）和高表面积（1626m2/g）。所用方法如图1-5所示。这种多孔炭气凝胶在电流密度为0.2A/g时比电容为354F/g，明显优于传统的碳气凝胶[50]。图1-5氮掺杂....

本文编号：3901359