花生壳活性炭电极材料的制备与改性及其电化学特性
发布时间：2021-12-16 23:53
本文采用成本低以及可再生的花生壳作为前驱体,通过化学活化法制备具有高电化学性能的生物质活性炭电极材料,然后通过CO2活化、水热碳化、化学预处理以及杂元素掺杂等措施对活性炭进行改性以改善其电化学性能。将花生壳制备成超级电容器电极材料,既能降低超级电容器的生产成本,又能避免农林废弃物的浪费以及对环境的污染,是实现生物质资源化利用的有效途径之一。本文具体研究工作如下:（1）以花生壳为前驱体,金属盐（ZnCl2和FeCl3）为活化剂,设计了通过一步活化制备活性炭电极材料的方法,研究了不同活化剂及质量比对活性炭微观结构和电化学性能的影响。采用SEM、HRTEM、BET、XRD、Raman以及FT-IR对所得活性炭的结构特征与表面性质进行表征。BET结果表明,制备的活性炭材料具有高比表面积和大量的微孔,最大比表面积可到1481.59 m2/g,大量微孔主要是在ZnCl2和FeCl3对碳骨架的蚀刻作用下形成的。XRD图谱和Raman光谱表明,所有样品均为具有一定石墨晶体...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
吸附等温线的分类[37]
硕士学位论文第一章绪论文献综述、研究背景及主要内容第二章实验材料与实验方法第三章花生壳基活性炭的制备及电化学性能研究第四章花生壳基活性炭孔隙结构和石墨化特性研究第五章花生壳基氮掺杂多孔炭及其电化学性能研究第六章结论与展望1.5.3论文结构本文的结构安排与各章内容如图1-3所示。图1-3论文结构总体规划图Figure1-3Theoverallstructureofthethesis创新点12
2实验材料与实验方法Vi为初始电位，Vf为最终电位。另外，还使用二电极系统测量样本的电化学性能。本实验所用对称型超级电容器由两个电极和一个隔膜在MTICorporationEQ-STC分离式测试电池中组装而成，具体结构如图2-1所示。测试内容包括CV测试、GCD测试、EIS测试以及循环寿命测试。其中，CV测试的扫描速率为10-200mv/s，工作电压为0-1V；GCD测试的电流密度范围为0.5至10A/g，工作电压为0-1V；EIS是在开路电压下测试，频率为0.01-100kHz，幅度为10mV；循环寿命测试的电流密度为2A/g，循环次数为5000次。比电容根据式2-2和放电曲线计算得出[92]：ds4ItCVαM×=×（2-2）其中Cs（F/g）表示二电极系统中单片工作电极的比电容；Id（mA）表示放电电流；△V（V）表示电势；△t（s）代表放电时间；M（mg）表示整个对称电容器中活性物质的总质量。图2-1MTICorporationEQ-STC可拆分电池Figure2-1TheMTICorporationEQ-STCsplittestcell根据下列公式计算能量密度（E，Wh/kg）和功率密度（P，W/kg）[92]：（2-3）（2-4）其中C（F/g）表示整个双电极系统的比电容。21123.6E=C×V×3600EPt=×17
【参考文献】：
期刊论文
[1]超级电容器概述[J]. 范壮军. 物理化学学报. 2020(02)
[2]基于“蛋盒”结构海藻基超级活性炭的制备及电化学性能[J]. 李诗杰,韩奎华. 材料工程. 2019(10)
[3]物理化学活化法制备红麻杆基活性炭及其表征[J]. 林星,林冠烽,黄彪. 材料导报. 2019(01)
[4]聚苯胺/改性石墨电极的制备及电容性能研究[J]. 金晓晓,钟莲,万起展,郑东东,王燕华,王佳. 化工新型材料. 2017(06)
[5]我国未来储能技术发展探讨[J]. 曾庆捷. 山东电力技术. 2017(03)
[6]石墨烯-碳纳米管杂化物在超级电容器中的应用[J]. 谢青,田佳瑞,何宫樊,和冲冲,康辉,魏小波,孙久铭,骞伟中,张强,魏飞. 储能科学与技术. 2016(06)
[7]氯化锌活化对炭气凝胶微球的结构与电化学性能的影响[J]. 刘宁. 无机化学学报. 2013(03)
[8]生物质能开发利用的概况及展望[J]. 魏伟,张绪坤,祝树森,马怡光. 农机化研究. 2013(03)
[9]简述循环伏安法实验技术的应用[J]. 于雪云. 德州学院学报. 2012(S1)
[10]微波加热方法制备活化生物质炭的研究[J]. 冒海燕,Zaher Hashisho,汪孙国,陈恒,王海燕,周定国. 林产工业. 2012(03)
博士论文
[1]超级电容器活性炭电极材料的孔径调控和表面改性[D]. 刘亚菲.同济大学 2008
硕士论文
[1]氮氟双掺杂多孔石墨烯水凝胶的制备及其超级电容器性能[D]. 曹宇.天津大学 2018
[2]赝电容器材料的制备及其性能研究[D]. 郑冻冻.重庆大学 2018
[3]酸预处理锯末活性炭的制备及其对染料的吸附性能研究[D]. 朱国婷.合肥工业大学 2018
[4]生物质催化转化制备呋喃类化合物的研究[D]. 徐思泉.南京林业大学 2017
[5]多孔碳基超级电容器电极材料的制备与性能研究[D]. 宣华青.浙江理工大学 2017
[6]生物质碳基超级电容器电极材料制备及性能[D]. 刘天一.北京化工大学 2016
[7]炭材料孔隙结构的调控及其电化学性能的研究[D]. 朱彦琦.合肥工业大学 2016
[8]氮掺杂多孔炭的制备及其电化学性能研究[D]. 刘哲.大连理工大学 2013
[9]锂离子电池电化学阻抗谱研究[D]. 丁毅.电子科技大学 2012
[10]超级电容器用活性炭电极材料制备及性能研究[D]. 宋海申.中南大学 2007
本文编号：3539032
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
吸附等温线的分类[37]
硕士学位论文第一章绪论文献综述、研究背景及主要内容第二章实验材料与实验方法第三章花生壳基活性炭的制备及电化学性能研究第四章花生壳基活性炭孔隙结构和石墨化特性研究第五章花生壳基氮掺杂多孔炭及其电化学性能研究第六章结论与展望1.5.3论文结构本文的结构安排与各章内容如图1-3所示。图1-3论文结构总体规划图Figure1-3Theoverallstructureofthethesis创新点12
2实验材料与实验方法Vi为初始电位，Vf为最终电位。另外，还使用二电极系统测量样本的电化学性能。本实验所用对称型超级电容器由两个电极和一个隔膜在MTICorporationEQ-STC分离式测试电池中组装而成，具体结构如图2-1所示。测试内容包括CV测试、GCD测试、EIS测试以及循环寿命测试。其中，CV测试的扫描速率为10-200mv/s，工作电压为0-1V；GCD测试的电流密度范围为0.5至10A/g，工作电压为0-1V；EIS是在开路电压下测试，频率为0.01-100kHz，幅度为10mV；循环寿命测试的电流密度为2A/g，循环次数为5000次。比电容根据式2-2和放电曲线计算得出[92]：ds4ItCVαM×=×（2-2）其中Cs（F/g）表示二电极系统中单片工作电极的比电容；Id（mA）表示放电电流；△V（V）表示电势；△t（s）代表放电时间；M（mg）表示整个对称电容器中活性物质的总质量。图2-1MTICorporationEQ-STC可拆分电池Figure2-1TheMTICorporationEQ-STCsplittestcell根据下列公式计算能量密度（E，Wh/kg）和功率密度（P，W/kg）[92]：（2-3）（2-4）其中C（F/g）表示整个双电极系统的比电容。21123.6E=C×V×3600EPt=×17
【参考文献】：
期刊论文
[1]超级电容器概述[J]. 范壮军. 物理化学学报. 2020(02)
[2]基于“蛋盒”结构海藻基超级活性炭的制备及电化学性能[J]. 李诗杰,韩奎华. 材料工程. 2019(10)
[3]物理化学活化法制备红麻杆基活性炭及其表征[J]. 林星,林冠烽,黄彪. 材料导报. 2019(01)
[4]聚苯胺/改性石墨电极的制备及电容性能研究[J]. 金晓晓,钟莲,万起展,郑东东,王燕华,王佳. 化工新型材料. 2017(06)
[5]我国未来储能技术发展探讨[J]. 曾庆捷. 山东电力技术. 2017(03)
[6]石墨烯-碳纳米管杂化物在超级电容器中的应用[J]. 谢青,田佳瑞,何宫樊,和冲冲,康辉,魏小波,孙久铭,骞伟中,张强,魏飞. 储能科学与技术. 2016(06)
[7]氯化锌活化对炭气凝胶微球的结构与电化学性能的影响[J]. 刘宁. 无机化学学报. 2013(03)
[8]生物质能开发利用的概况及展望[J]. 魏伟,张绪坤,祝树森,马怡光. 农机化研究. 2013(03)
[9]简述循环伏安法实验技术的应用[J]. 于雪云. 德州学院学报. 2012(S1)
[10]微波加热方法制备活化生物质炭的研究[J]. 冒海燕,Zaher Hashisho,汪孙国,陈恒,王海燕,周定国. 林产工业. 2012(03)
博士论文
[1]超级电容器活性炭电极材料的孔径调控和表面改性[D]. 刘亚菲.同济大学 2008
硕士论文
[1]氮氟双掺杂多孔石墨烯水凝胶的制备及其超级电容器性能[D]. 曹宇.天津大学 2018
[2]赝电容器材料的制备及其性能研究[D]. 郑冻冻.重庆大学 2018
[3]酸预处理锯末活性炭的制备及其对染料的吸附性能研究[D]. 朱国婷.合肥工业大学 2018
[4]生物质催化转化制备呋喃类化合物的研究[D]. 徐思泉.南京林业大学 2017
[5]多孔碳基超级电容器电极材料的制备与性能研究[D]. 宣华青.浙江理工大学 2017
[6]生物质碳基超级电容器电极材料制备及性能[D]. 刘天一.北京化工大学 2016
[7]炭材料孔隙结构的调控及其电化学性能的研究[D]. 朱彦琦.合肥工业大学 2016
[8]氮掺杂多孔炭的制备及其电化学性能研究[D]. 刘哲.大连理工大学 2013
[9]锂离子电池电化学阻抗谱研究[D]. 丁毅.电子科技大学 2012
[10]超级电容器用活性炭电极材料制备及性能研究[D]. 宋海申.中南大学 2007
本文编号：3539032
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/3539032.html
