互穿聚合物网络炭化法制备超微孔碳及其电化学性能研究
发布时间：2023-03-31 18:58
碳基超级电容器是一种通过在多孔电极表面吸附来自电解质的离子来存储电能的电化学装置。长期以来,碳材料的比表面积和孔径分布被认为是影响碳基超级电容器性能的主要因素。其中,微孔乃至超微孔的存在可以大大优化材料的孔结构特性,提升单位比表面积的电容。因此,有必要对微孔碳乃至超微孔碳进行系统的研究以丰富现有的研究成果。然而,迄今为止,超微孔纳米碳材料的制备以及孔结构调控策略仍然是极其有限的,对超微孔碳的电化学行为以及其与孔结构关系的研究也因此受到限制。基于此,我们提出采用互穿聚合物网络炭化法制备孔径可控的超微孔碳。本文主要针对超微孔碳材料的合成问题,提出采用互穿聚合物网络炭化法制备孔径可控的超微孔碳材料,测定了其比表面积、孔径分布以及元素分布等参数,并做为碳基超级电容器电极材料,研究了其孔结构特征与电化学性能(比容量、倍率性能、循环稳定性以及电化学阻抗等)之间的相互关系。并进一步证明了互穿聚合物炭化法在超微孔碳的制备和孔径控制方面的优势。此外,通过调节聚合物网络的相对含量,调控了超微孔碳的孔隙率,并着重分析了孔隙率的变化对孔结构的其他参数的影响以及由此导致的电化学性能的变化,对这些实验结果从聚合物...
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 超级电容器概述
1.2.1 超级电容器简介
1.2.2 超级电容器的工作原理
1.2.2.1 双电层电容器
1.2.2.2 法拉第准电容器
1.2.2.3 混合电容器
1.2.3 超级电容器的应用
1.3 超级电容器电极材料的研究进展
1.3.1 金属氧化物电极材料
1.3.2 导电聚合物电极材料
1.3.3 多孔碳电极材料
1.4 多孔碳材料的结构与双电层电容之间的关系
1.4.1 比表面积
1.4.2 孔径分布
1.4.3 表面有机官能团
1.5 多孔碳材料的制备方法
1.5.1 活化法
1.5.2 模板法
1.5.3 聚合物共混物炭化法
1.6 互穿聚合物网络炭化制备多孔碳
1.7 本课题选题依据及主要研究内容
1.7.1 本课题选题依据及研究目标
1.7.2 本课题研究内容
1.7.3 解决的关键性问题
1.7.4 课题的创新性
1.7.5 技术路线和实验方案
第2章 实验、表征及测试计算
2.1 实验部分
2.1.1 主要实验试剂及材料
2.1.2 主要实验设备
2.2 表征部分
2.3 测试计算
2.3.1 电极的制备
2.3.2 电化学测试手段
2.3.3 三电极体系单电极系统的构筑
2.3.4 两电极体系对称型电容器的构筑
2.3.5 动力学过程分析
第3章 基于MF/PAAS IPNs制备孔径可控的超微孔碳及其电化学性能的研究
3.1 引言
3.2 实验方案及流程图
3.2.1 实验方案
3.2.1.1 MF树脂的制备及炭化过程
3.2.1.2 MF/PAAS共混物的制备及炭化过程
3.2.1.3 MF/ PAAS IPNs的制备及炭化过程
3.2.2 实验流程图
3.3 结果与讨论
3.3.1 UMC-IPNs、PC-MFB以及PC-MF的形貌及结构对比
3.3.2 UMC-IPNs、PC-MFB以及PC-MF的结构与电化学性能之间的关系以及UMC-IPNs的动力学过程分析
3.3.3 UMC-IPNs//UMC-IPNs对称型器件的电化学性能研究
3.4 本章小结
第4章 基于AF/PAAS IPNs制备孔隙率可调的超微孔碳及其电化学性能的研究
4.1 引言
4.2 实验方案及流程图
4.2.1 实验方案
4.2.1.1 AF树脂的制备及炭化过程
4.2.1.2 AF/PAAS共混物的制备及炭化过程
4.2.1.3 AF/PAAS IPN的制备及炭化过程
4.2.2 实验流程图
4.3 结果与讨论
4.3.1 C-AF、C-AFB以及C-IPN的形貌及结构表征
4.3.2 C-AF、C-AFB以及C-IPN的结构与电化学性能的关系
4.3.3 C-IPNx的孔隙率的调控及其与电化学性能之间的关系研究
4.3.4 C-IPN3//C-IPN3 对称型器件的电化学性能研究
4.4 本章小结
结论与展望
结论
展望
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文
本文编号：3775623
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 超级电容器概述
1.2.1 超级电容器简介
1.2.2 超级电容器的工作原理
1.2.2.1 双电层电容器
1.2.2.2 法拉第准电容器
1.2.2.3 混合电容器
1.2.3 超级电容器的应用
1.3 超级电容器电极材料的研究进展
1.3.1 金属氧化物电极材料
1.3.2 导电聚合物电极材料
1.3.3 多孔碳电极材料
1.4 多孔碳材料的结构与双电层电容之间的关系
1.4.1 比表面积
1.4.2 孔径分布
1.4.3 表面有机官能团
1.5 多孔碳材料的制备方法
1.5.1 活化法
1.5.2 模板法
1.5.3 聚合物共混物炭化法
1.6 互穿聚合物网络炭化制备多孔碳
1.7 本课题选题依据及主要研究内容
1.7.1 本课题选题依据及研究目标
1.7.2 本课题研究内容
1.7.3 解决的关键性问题
1.7.4 课题的创新性
1.7.5 技术路线和实验方案
第2章 实验、表征及测试计算
2.1 实验部分
2.1.1 主要实验试剂及材料
2.1.2 主要实验设备
2.2 表征部分
2.3 测试计算
2.3.1 电极的制备
2.3.2 电化学测试手段
2.3.3 三电极体系单电极系统的构筑
2.3.4 两电极体系对称型电容器的构筑
2.3.5 动力学过程分析
第3章 基于MF/PAAS IPNs制备孔径可控的超微孔碳及其电化学性能的研究
3.1 引言
3.2 实验方案及流程图
3.2.1 实验方案
3.2.1.1 MF树脂的制备及炭化过程
3.2.1.2 MF/PAAS共混物的制备及炭化过程
3.2.1.3 MF/ PAAS IPNs的制备及炭化过程
3.2.2 实验流程图
3.3 结果与讨论
3.3.1 UMC-IPNs、PC-MFB以及PC-MF的形貌及结构对比
3.3.2 UMC-IPNs、PC-MFB以及PC-MF的结构与电化学性能之间的关系以及UMC-IPNs的动力学过程分析
3.3.3 UMC-IPNs//UMC-IPNs对称型器件的电化学性能研究
3.4 本章小结
第4章 基于AF/PAAS IPNs制备孔隙率可调的超微孔碳及其电化学性能的研究
4.1 引言
4.2 实验方案及流程图
4.2.1 实验方案
4.2.1.1 AF树脂的制备及炭化过程
4.2.1.2 AF/PAAS共混物的制备及炭化过程
4.2.1.3 AF/PAAS IPN的制备及炭化过程
4.2.2 实验流程图
4.3 结果与讨论
4.3.1 C-AF、C-AFB以及C-IPN的形貌及结构表征
4.3.2 C-AF、C-AFB以及C-IPN的结构与电化学性能的关系
4.3.3 C-IPNx的孔隙率的调控及其与电化学性能之间的关系研究
4.3.4 C-IPN3//C-IPN3 对称型器件的电化学性能研究
4.4 本章小结
结论与展望
结论
展望
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文
本文编号：3775623
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