基于生物质制备非金属原子自掺杂多孔碳材料及其电化学性能研究

发布时间：2024-06-02 04:31

　　为了减少对化石能源的过渡依赖,越来越多的新型能源开始进入人们的视野,包括已成功开发的风能、太阳能、潮汐能、氢能等,与此同时具有高效的能源转换和储能的器件也受到了广泛的关注,其中,最让人熟知的就是以高功率密度、长循环寿命而著称的超级电容器。超级电容器作为一种先进的储能器件,其常以低成本、高比表面积的碳基材料作为首选的电极材料。近年来,生物质衍生制备的碳材料因其廉价、环保、高效的电化学性能再次吸引了人们的关注。本文以种三常见的生物质为原料,利用简单的工艺得到了具有表面积高、孔隙结构发达的自掺杂多孔碳材料,把它制作成双电层超级电容器(EDLCs),可得到卓越的电化学性能。主要内容如下:(1)以廉价的狗尾草籽为前驱,通过一步碳化成功制备了具有高比表面积(1484 m² g^-1)、分层多孔性和杂原子自掺杂的三维互联蜂窝状多孔碳材料,应用在双电层电容器上比电容高达391 F g^-1(电流密度0.5 A g^-1),经过10000次的循环后电容保有率更是高达97.2%。将其制备成双电层超级电容器器件(SSC),在1...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1超级电容器工作原理

图1.1超级电容器工作原理Fig1.1Themechanismofsupercapacitor赝电容器又可以叫做法拉第电容器，其通常是以导电聚合物或金属氧

图2.1绿色狗尾巴草籽制备三维连通蜂窝状多孔碳材料流程图

成功制备了具有高比表面积和分层多孔结构的三维互联蜂窝状的多杂原子掺杂的多孔碳材料（制备流程如图2.1所示），作为超级电容器的电极材料表现出了优异的电化学性能.图2.1绿色狗尾巴草籽制备三维连通蜂窝状多孔碳材料流程图Fig2.1Flowdiagramofthesy....

图2.3（a）XPS测量的光谱和高分辨率光谱图（b）C1s,（c）N1s,（d）S2p和O1s以及用GBS:KOH=1:6质量比在800℃制备的蜂窝状多孔碳材料的拟合峰

图2.3（a）XPS测量的光谱和高分辨率光谱图（b）C1s,（c）N1s,（d）S2p和O1s以及用GBS:KOH=1:6质量比在800℃制备的蜂窝状多孔碳材料的拟合峰Fig2.3(a)XPSsurveyspectrumandthehigh-r....

图2.4不同质量比的GBS和KOH在600℃下碳化制备的碳材料扫描图像（a）1:0，（b）

当KOH的质量比继续增大到GBS:KOH=1:4时，在颗粒碳中开始形成许多很薄的相互连接的片状碳（图2.4c），进一步加大KOH质量比至GBS:KOH=1:6时，如图2.4d所示，相互连接的颗粒完全转化为相互连接的蜂窝状多孔结构。图2.4e-h显示的....

本文编号：3986857