氮/硫掺杂多孔碳超级电容器电极材料制备及其应用研究

发布时间：2021-09-05 02:34

　　随着社会经济的快速发展和人口的不断增长,人们对于化石能源的需求已经达到前所未有的程度以及全球环境污染问题已经威胁到人类的生存与发展。超级电容器、锂离子电池等新型储能设备作为一种绿色能源,因其具有广泛的应用前景,备受广大学者关注。在众多的新能源装置中,超级电容器作为一种独特的能量储存设备,其具有比传统电容器更高的能量密度,同时提供比电池更大的功率密度,为传统的电容器和电池之间架起了重要的桥梁,越来越受到全球的关注。目前应用电动汽车等方面的超级电容器具有能量密度不足、寿命短、成本高等缺点,而且电极材料是决定超级电容器性能的关键,因此研制一种能量密度高、成本低、稳定性好的高性能电极材料是当前迫切所需。碳材料是应用最为广泛的超级电容器电极材料,然而简单环保的碳材料制备过程以及对碳材料进行改性等方面的报道还尚有研究的价值。第一、探索了一种原材料丰富、绿色环保、高性价比的方法,即直接碳化法及KOH/NaOH活化制备辣椒秸秆活性炭,制备的辣椒秸秆活性炭活性炭电极材料具有典型的双电层电容特性。分别以质量分数为2.5%、5%、10%的乙炔黑为导电剂、0.5 mol/L H2SO4为电解质探究导电剂影响时... 

【文章来源】：东华大学上海市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 超级电容器概述
        1.1.1 超级电容器的结构
        1.1.2 超级电容器的分类及工作原理
        1.1.3 超级电容器的优点
        1.1.4 超级电容器的应用
    1.2 超级电容器碳电极材料的研究进展
        1.2.1 影响电极电极材料的因素
        1.2.2 活性炭
        1.2.3 模板碳
        1.2.4 碳纳米管
        1.2.5 碳气凝胶
        1.2.6 有序介孔碳
    1.3 杂原子掺杂超级电容器材料的研究进展
        1.3.1 含氮官能团
        1.3.2 含氧官能团
    1.4 本论文的提出的意义、研究内容及创新点
        1.4.1 本论文的提出的意义
        1.4.2 本论文研究内容
        1.4.3 本论文创新点
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 实验仪器和设备
    2.2 辣椒秸秆活性炭及掺杂介孔碳电极材料的制备
        2.2.1 辣椒秸秆活性炭的制备过程
        2.2.2 掺杂介孔碳电极材料的制备过程
    2.3 电化学性能测试
        2.3.1 三电极体系电极的制备与测试步骤
        2.3.2 循环伏安测试（CV）
        2.3.3 恒流充放电测试
    2.4 催化剂物理光谱表征
        2.4.1 X射线衍射(XRD)
        2.4.2 扫描电子显微镜(SEM-EDS)
        2.4.3 光电子能谱（XPS）分析
        2.4.4 比表面积（BET）和孔结构表征
第三章 辣椒秸秆活性炭电极的制备及制备工艺对材料电化学性能的影响
    3.1 引言
    3.2 辣椒秸秆活性炭超级电容器电极材料的制备
    3.3 导电剂含量对材料电化学性能的影响
        3.3.1 循环伏安测试
        3.3.2 恒流充放电测试
    3.4 电解质种类和浓度的影响
    3.5 本章小结
第四章 氮/硫双掺杂多孔碳电极材料（NSMCs）在超级电容器的应用以及机理研究
    4.1 引言
    4.2 超级电容器应用
        4.2.1 CV循环伏安测试
        4.2.2 恒流充放电测试
    4.3 电极材料物理化学结构表征分析
        4.3.1 SEM分析
        4.3.2 XRD分析
        4.3.3 低温氮气吸脱附分析
        4.3.4 XPS分析
    4.4 本章小结
第五章 氮/硫双掺杂多孔碳/CNTs复合电极材料的制备及其超级电容器性能的研究
    5.1 引言
    5.2 氮/硫双掺杂多孔碳/CNTs复合电极的制备
    5.3 氮/硫双掺杂多孔碳与CNTs复合比例的确定
    5.4 水系电解质对氮/硫双掺杂多孔碳/CNTs复合电极电容性能的影响
        5.4.1 酸性电解质最佳浓度的选取
        5.4.2 中性电解质最佳浓度的选取
        5.4.3 碱性电解质最佳浓度的选取
    5.5 氮/硫双掺杂多孔碳/CNTs复合电极的电容特性
    5.6 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 工作展望
参考文献
附录一 缩写及符号说明
攻读硕士学位期间的主要科研成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]氮掺杂二氧化钛纳米管的制备及表征[J]. 张理元,曹阳,刘钟馨,于晓龙,吕作凤.  稀有金属. 2011(04)



本文编号：3384499