纤维基碳材料的制备及其结构与电化学性能研究

发布时间：2021-03-20 21:30

　　由于人类面临的资源与生态危机愈演愈烈,因此开发低成本、环境友好型的生物质材料成为当下的热点之一,生物质资源来源广泛,如何实现生物质高效利用成为其关键所在。生物质资源高效利用的重要途径之一是开发电化学储能材料,尤其是超级电容器电极材料的应用。电极材料是超级电容器的核心部分,且多孔碳材料已被广泛应用于电极材料。生物质原料,尤其是木质纤维原料具有天然的多级多孔结构,无论其表面还是内部均具有丰富的孔道结构,经过高温炭化后,仍能保留其多级多孔结构。因此,以木质纤维原料经过炭化处理作为超级电容器电极材料具有一定的优越性。尽管木质纤维原料具有丰富的孔结构,但是由于来源广泛、个体差异性较大,使得其炭化电极材料结构差异性较大,孔隙结构分布不合理,这也限制了其在超级电容器领域的应用,如何实现木质原料表面孔隙分布与结构调控成为其在高性能超级电容器应用的关键问题。基于以上分析,本文主要研究内容如下:（1）首先采用工业滤纸作为木质纤维原料模板,以普朗尼克F127作软模板,3-氨基苯酚作为氮前驱体,通过水热合成法对纤维原料进行介孔预聚体自组装以调控表面孔隙结构。然后通过炭化和KOH活化,制备得到氮、氧元素掺杂的木... 

【文章来源】：东北林业大学黑龙江省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－２超级电容器结构示意图??１．４．３．１电极材料??

固态聚合物电解质主要以ＰＶＡ与其他水溶液混合使用来作为电解质。??１．４．４超级电容器的优势??图１－３则给出了三者的功率密度－能量密度比较图，从图中可以观察到，与传统的电??容器相比，超级电容器有着更大的能量密度以及优异的电能储能功能；与电池相比，超??级电容器有着更大的功率密度来保证大功率的输入及输出。超级电容器不仅有着传统电??容器高功率密度的特点，又拥有电池能量密度大的特点，结合了二者之间功率密度大、??能量密度高的优点。超级电容器同时还具备以下优点：充电时间短；充放电循环寿命??长，一般循环寿命可在１０００００次以上；工作温度范围大，一般可在－５０°Ｃ￣７５°Ｃ温度条??件下工作；电化学可逆性高；自放电低，贮存寿命长；安全性高，免维护；绿色环保。??－６－??

用的软模板主要有Ｆ１２７、Ｐ１２３等。利用此方法制备有序介操作简单，可调性高。??孔碳的功能掺杂??引入杂原子的过程称为有序介孔碳的功能掺杂，杂原子的掺原子结构以此来改变其物理化学性质进而改善其性能。目前，料电性能的最常用的方法。最常见的就是Ｎ、０、Ｐ、Ｂ、Ｓ介孔碳材料是目前研究最广泛的，在碳骨架中，氮主要以ｙｒｉｄｉｎｉｃ－Ｎ，Ｎ－６），卩比略氮／轻基卩比卩定氮（ｐｙｒｒｏｌｉｃ－／ｐｙｒｉｄｏｎｉｃ－Ｎｔｉｃ－Ｎ，Ｎ－Ｑ）和卩比陡氧化氮（ｐｙｒｉｄｉｎｉｃ－Ｎ－ｏｘｉｄｅ，Ｎ－Ｘ），如图氮主要受炭化温度以及氮源的影响较大。目前，有序介孔碳式一后处理法和原位法。后处理法即将含氮前驱体后处理已者碳材料。而原位法则是直接利用含氮材料直接作为氮、碳孔碳材料。相比后处理法，原位法所得到的氮掺杂能更均匀

【参考文献】：
期刊论文
[1]电化学电容器连续模型的建立与研究进展[J]. 鲁浩天,周静红,叶光华,周兴贵.  电化学. 2018(05)

硕士论文
[1]氮掺杂有序介孔碳微球的制备、活化和结构表征及其电化学性能研究[D]. 刘四平.东北林业大学 2017



本文编号：3091701