分级孔生物质碳基材料的制备及其在超级电容器中的应用
发布时间：2021-04-30 04:03
电极材料是决定超级电容器电化学性能最关键的因素之一。碳材料的安全系数高、导电性能好、比表面积大,在超级电容器中被广泛应用。生物质碳材料作为一种新型的碳材料,具有来源广泛、价格低廉、制备过程简单、可生物降解且对环境无污染等优点,近年来在储能领域备受关注。本研究选择了两种生物质材料——纳米纤维素和木材,采用氮掺杂或与过渡金属氢氧化物复合的方式提供赝电容,提高其作为超级电容器电极材料的电化学性能,并对其形貌、化学组成、结构、电化学性能等进行表征测试与分析。具体研究内容如下:（1）以天然生长的杨木作为前驱体,经过高温碳化后,制备出一种三维多孔生物质碳材料（CW）,作为自支撑电极使用。CW电极具有大量的微孔和介孔,比表面积高达568.1 m2/g。对其电化学性能进行测试,测试结果表明:CW的储能方式为双电层储能方式,具有较高的面积比电容（电流密度为1 mA/cm2时,面积比电容为3.274 F/cm2）和良好的倍率性能（当电流密度从1 mA/cm2增加到20 mA/cm2时,电容保持率为...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 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 超级电容器分类及储能机理
1.2.1 双电层电容器
1.2.2 赝电容电容器
1.2.3 混合电容器
1.3 超级电容器电极材料
1.3.1 碳材料
1.3.2 过渡金属氧化物/氢氧化物
1.3.3 导电聚合物
1.4 生物质碳材料研究进展
1.5 本论文的选题依据、实验设计和研究内容
1.5.1 本论文的选题依据
1.5.2 本论文实验设计思路
1.5.3 本论文研究内容
第二章 实验部分
2.1 实验试剂与仪器
2.1.1 实验试剂
2.1.2 实验仪器
2.2 材料结构、微观形貌和化学组成表征
2.2.1 X射线衍射(XRD)表征
2.2.2 拉曼散射光谱
2.2.3 扫描电子显微镜
2.2.4 透射电子显微镜
2.2.5 X射线光电子能谱
2.2.6 BET分析
2.3 电化学性能测试
2.3.1 循环伏安法
2.3.2 恒电流充放电法
2.3.3 交流阻抗法
2.3.4 电导率
第三章 三维多孔生物质碳材料在超级电容器中的应用探究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 制备三维多孔生物质碳(CW)电极
3.2.2 结构与形貌表征
3.2.3 电化学性能测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 形貌表征
3.3.2 结构表征
3.3.3 机械强度表征
3.3.4 电导率测试
3.3.5 电化学性能表征
3.4 本章小结
第四章 三维多孔生物质碳与氢氧化钴复合材料在超级电容器中的应用探究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 制备三维多孔生物质碳(CW)
4.2.2 合成CW@Co(OH)_2复合材料
4.2.3 组装全固态非对称超级电容器
4.2.4 结构与形貌表征
4.2.5 电化学性能测试
4.3 结果与讨论
4.3.1 全固态非对称超级电容器CW@Co(OH)_2//CW(ASC)的制备
4.3.2 CW@Co(OH)_2 电极的微观结构
4.3.3 CW@Co(OH)_2 电极的晶体结构和元素组成
4.3.4 电化学性能测试
4.3.5 CW@Co(OH)_2//CW非对称超级电容器的电容特性
4.4 本章小结
第五章 自模板法合成氮掺杂多孔碳材料在超级电容器中的应用探究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.3 结果与讨论
5.3.1 微观结构表征
5.3.2 HPNC的结构和元素组成
5.3.3 BET结果对比分析
5.3.4 热重结果分析
5.3.5 电化学性能
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 研究工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
本文编号：3168800
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 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 超级电容器分类及储能机理
1.2.1 双电层电容器
1.2.2 赝电容电容器
1.2.3 混合电容器
1.3 超级电容器电极材料
1.3.1 碳材料
1.3.2 过渡金属氧化物/氢氧化物
1.3.3 导电聚合物
1.4 生物质碳材料研究进展
1.5 本论文的选题依据、实验设计和研究内容
1.5.1 本论文的选题依据
1.5.2 本论文实验设计思路
1.5.3 本论文研究内容
第二章 实验部分
2.1 实验试剂与仪器
2.1.1 实验试剂
2.1.2 实验仪器
2.2 材料结构、微观形貌和化学组成表征
2.2.1 X射线衍射(XRD)表征
2.2.2 拉曼散射光谱
2.2.3 扫描电子显微镜
2.2.4 透射电子显微镜
2.2.5 X射线光电子能谱
2.2.6 BET分析
2.3 电化学性能测试
2.3.1 循环伏安法
2.3.2 恒电流充放电法
2.3.3 交流阻抗法
2.3.4 电导率
第三章 三维多孔生物质碳材料在超级电容器中的应用探究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 制备三维多孔生物质碳(CW)电极
3.2.2 结构与形貌表征
3.2.3 电化学性能测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 形貌表征
3.3.2 结构表征
3.3.3 机械强度表征
3.3.4 电导率测试
3.3.5 电化学性能表征
3.4 本章小结
第四章 三维多孔生物质碳与氢氧化钴复合材料在超级电容器中的应用探究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 制备三维多孔生物质碳(CW)
4.2.2 合成CW@Co(OH)_2复合材料
4.2.3 组装全固态非对称超级电容器
4.2.4 结构与形貌表征
4.2.5 电化学性能测试
4.3 结果与讨论
4.3.1 全固态非对称超级电容器CW@Co(OH)_2//CW(ASC)的制备
4.3.2 CW@Co(OH)_2 电极的微观结构
4.3.3 CW@Co(OH)_2 电极的晶体结构和元素组成
4.3.4 电化学性能测试
4.3.5 CW@Co(OH)_2//CW非对称超级电容器的电容特性
4.4 本章小结
第五章 自模板法合成氮掺杂多孔碳材料在超级电容器中的应用探究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.3 结果与讨论
5.3.1 微观结构表征
5.3.2 HPNC的结构和元素组成
5.3.3 BET结果对比分析
5.3.4 热重结果分析
5.3.5 电化学性能
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 研究工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
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