生物质竹炭材料在超级电容器中的应用技术基础研究

发布时间：2024-03-03 23:58

　　电极材料是影响超级电容器性能的关键因素之一。本实验室在以工业原料为主的碳气凝胶电极材料研究的基础上,开展了生物质碳气凝胶电极材料的研究。其中,生物质竹炭材料因具有成本低廉、比表面积大、导电率高以及物理化学性能稳定等优点,是一种理想的超级电容器电极材料。本论文以竹炭(BC)为研究对象,系统地从几种常见的竹原材料中制备、筛选出电化学性能优异的竹炭种类;并从竹炭的活化工艺入手,通过物理-化学联合活化的方法改善竹炭的电化学性能;此外,将竹炭进一步与过渡金属氧化物进行复合,利用材料间的优势互补效应,制备了性能优异的复合电极材料。本论文的主要研究结果如下:(1)论文以自然界中广泛存在的斑竹、慈竹、白家竹、水竹、楠竹五种竹为原材料,在氮气保护下,通过程序升温炭化以及后续的纯化处理,研究出电化学性能优异的竹炭种类,即本研究的竹炭材料—水竹炭。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和N2吸脱附(BET)仪器研究了材料的形貌和微观结构,并对其电化学性能进行了测试分析。研究结果表明,以水竹为原料制备的水竹炭材料的结构更有利于离子传输,其电化学性能最好。在电流密度为0.1 Ag^-1...

【文章页数】：112 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1.2超级电容器的工作原理图

．２．２法拉第准电容器??法拉第准电容器，也称赝电容电容器，其储能机理是在电极表面或体相中的二二维空间上，电活性物质进行欠电位沉积，发生高度可逆的化学吸附脱附或有离的氧化还原反应，从而产生与电极充电电位有关的电容［３２－３４］。此过程与双电层储能机理相似，但是又与二次电池不同。在....

图1.3多孔炭材料的工作原理图

．２．２法拉第准电容器??法拉第准电容器，也称赝电容电容器，其储能机理是在电极表面或体相中的二二维空间上，电活性物质进行欠电位沉积，发生高度可逆的化学吸附脱附或有离的氧化还原反应，从而产生与电极充电电位有关的电容［３２－３４］。此过程与双电层储能机理相似，但是又与二次电池不同。在....

图１．４?Ｒｕ０２电极材料的ＳＥＭ照片??Ｆｉｇ．１．４?Ｔｈｅ?ｐｈｏｔｏ?ｏｆ?ｔｈｅ?Ｒｕ（）２?ｍａｔｅｒｉａｌ??

（１?）?Ｒｕ〇２??与炭基电极材料相比，Ｒｕ〇２具有高的比容量，是理想的金属氧化物电极材料。Ｐａｔｉｌ??等［４７］人采用化学沉积（ＣＢＤ）的方法制备了?Ｒｕ０２薄膜（图１．４）。结果表明，在０．５Ｍ??的Ｈ２Ｓ０４溶液中，Ｒｕ０２比容量可以达到７３８?Ｆ－ｇ＇然而，１＾１〇２....

图１．６?Ｗ０３电极材料的ＳＥＭ照片??Ｆｉｇ．１．６?Ｔｈｅ?ｐｈｏｔｏ?ｏｆ?ｔｈｅ?Ｗ０３?ｍａｔｅｒｉａｌ??

??出Ｍｎ０２纳米线（如图１．５），并在１Ｍ的Ｎａ２Ｓ０４溶液中测试了其电化学性能。结果表明，??制备的ａ－Ｍｎ０２纳米线的比电容达到８９０「４人??ＩＣＥＥＢｐＥＨＢｌＳｉｊＢｐＳＢＩＢＥＳＳＪＢＣＳ＇ｌＢＺＳＳＢＢＩ＾ＣＥＳＥＳＢＥＳＢＢ??图１．５?Ｍｎ０２电极材料的ＳＥＩ....

本文编号：3918560