煤基活性泡沫炭制备及用于超级电容器性能研究

发布时间：2017-09-09 10:31

  本文关键词：煤基活性泡沫炭制备及用于超级电容器性能研究

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【摘要】：以全组分族分离所得的煤疏中质组经炭化所得初生泡沫炭为原料,采用KOH活化法与水蒸气活化法制备出活性泡沫炭,分别考察了活化温度、活化时间、KOH溶液配比、浸泡方式和添加Ca O,以及活化时间和初生泡沫炭形态等因素对活性泡沫炭孔结构形成的影响;通过电化学性能测试,重点分析了孔结构与电化学性能的关系,并探讨了活性泡沫炭的制备工艺和电极片的制备组装方法的优化和改进。结果表明:水蒸气活化所得活性泡沫炭比表面积和总孔容处于较低水平;粉状初生泡沫炭破坏了原本丰富的泡孔结构,使堆密度增大,活化效果不佳。KOH活化效果强于水蒸气活化,KOH溶液与块状初生泡沫炭浸泡后抽真空加热或添加CaO均有利于制备高总孔容和高比表面积的活性泡沫炭;孔径分布出峰位置相似性较强;在一定范围内,活化温度升高使总孔容先增大后减小,活化时间延长会使比表面积减小,KOH溶液配比增大使比表面积和总孔容积均先增大后减小。制备出了峦型阶梯式、峰型阶梯式和弥散式三种层次孔类型的活性泡沫炭。其中,具备峦型阶梯式层次孔且比表面积超过2300 m2/g时,样品有较高的比电容量(25 mA/g,220~240 F/g),这是因为其在0.899~3 nm孔径段内呈现高度类似的高阶梯式连续分布不仅提供了高比表面积使储能场所充足,还提供了多且连续变化的孔道降低了离子传输阻力;阶梯式层次孔分布的样品,比电容量与1.54~2.53 nm和2~5 nm孔径段内的孔结构参数均具有高度线性相关(Radj2均在0.9左右);综合各层次孔类型,比电容量与1.54~2.53nm孔径段内的孔结构参数仍具有高度线性相关(Radj2=0.898),且收缩与扩张孔径范围均会使Radj2降低。制备方法优化后,不浸泡电极片的情况下,CACF-3号活性泡沫炭能得到最高的比电容量282.39 F/g(25 mA/g)。
【关键词】：活性泡沫炭 孔结构 超级电容器 电化学性能
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ127.11;TM53
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-18
• 1 绪论18-33
• 1.1 研究背景与意义18-19
• 1.2 主要研究内容19
• 1.3 文献综述19-33
• 2 实验部分33-38
• 2.1 原料准备33
• 2.2 仪器及试剂33-34
• 2.3 实验方法34-38
• 3 活性泡沫炭的制备38-52
• 3.1 水蒸气活化法制备活性泡沫炭38-42
• 3.2 KOH活化法制备活性泡沫炭42-51
• 3.3 本章小结51-52
• 4 活性泡沫炭用于超级电容器的性能研究52-76
• 4.1 活性泡沫炭制备条件对电化学性能的影响52-63
• 4.2 孔结构对电化学性能的影响63-74
• 4.3 本章小结74-76
• 5 活性泡沫炭电极片制备与组装方法76-84
• 5.1 电极片制备方法76-79
• 5.2 电极片组装方法79-83
• 5.3 本章小结83-84
• 6 结论与建议84-86
• 6.1 结论84
• 6.2 建议84-86
• 参考文献86-92
• 作者简历92-94
• 学位论文数据集94

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本文编号：819921