石墨化多孔碳和氟掺杂碳超级电容器电极材料的制备及其性能研究

发布时间：2021-04-21 01:14

　　超级电容器以充电效率高、循环寿命长、使用温度范围宽、贮存寿命长、体积比容量及质量比容量高、体积小、环境友好等优异性能而引起了社会的广泛关注。碳材料由于其原料来源广泛、低价环保、比表面积大、导电性良好、工作温度范围较宽和稳定性较高,而成为目前应用最广的超级电容器电极材料。但其应用于商业超级电容器的体积能量仅为5-6 WhL-1,在实际应用中受到了限制。氟掺杂碳由于具有高容量和高速率能力,而成为超电容器电极材料极具吸引力的候选电极材料。然而,氟掺杂碳的合成通常需要高度危险或昂贵的含氟的反应物,而且由于碳的氟吸收水平较低,而导致效率很低。本论文采用聚四氟乙烯（PTFE）为氟源,引入了一种有效的氟掺杂碳的方法。本论文以镍离子交换树脂为碳源,设计合成了石墨化多孔碳材料,另外,以聚四氟乙烯（PTFE）为氟源,商业活性碳和镍离子交换树脂为碳源,分别制备出氟掺杂碳材料,并研究了它们在有机系超级电容器电极材料中的应用,主要研究内容和结果如下:（1）提出一种简单的低温石墨化多孔碳材料制备方法,即往碳源中添加催化剂NiCl2和造孔剂KOH,在较低温度下（<1000℃）进行烧结从而制备出石墨化多孔碳材料... 

【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 超级电容器的国内外发展背景
    1.3 超级电容器的分类及储能机理
        1.3.1 双电层电容器
        1.3.2 法拉第准电容器
        1.3.3 混合型电容器
    1.4 超级电容器的结构
        1.4.1 电极
        1.4.2 电解液
        1.4.3 隔膜
    1.5 超级电容器电极材料的研究现状
        1.5.1 碳材料
        1.5.2 导电聚合物
        1.5.3 金属氧化物
    1.6 本论文的研究意义及内容
第二章 实验的设计与方法
    2.1 实验用的主要化学药品与仪器
    2.2 实验常用设备及仪器
    2.3 材料表征技术
        2.3.1 热重分析（TG-DSC）
        2.3.2 X射线光电子能谱分析（XPS）
        2.3.3 扫描电镜分析（SEM）
        2.3.4 透射电镜分析（TEM）
        2.3.5 X-射线衍射分析（XRD）
        2.3.6 拉曼光谱（Raman）
        2.3.7 表面结构测试（BET）
    2.4 超级电容器电极的制备、电池组装及电化学表征
        2.4.1 超级电容器电极的制备及超级电容器的组装
        2.4.2 循环伏安测试（CV）
        2.4.3 交流阻抗测试（EIS）
        2.4.4 恒流充放电测试
第三章 石墨化多孔碳的制备及其超级电容器电化学性能的研究
    3.1 引言
    3.2 实验
        3.2.1 HPG的合成
        3.2.2 样品表征
        3.2.3 电极制备、电池装配及电化学性能测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 SEM及TEM分析
        3.3.2 XRD及Raman分析
        3.3.3 BET分析
        3.3.4 XPS分析
        3.3.5 循环伏安测试分析
    3.4 结论
第四章 氟掺杂石墨化多孔碳材料、氟掺杂商业活性碳的制备及其超级电容器电化学性能的研究
    4.1 引言
    4.2 实验
        4.2.1 HPG-F的合成
        4.2.2 AC-F的合成
        4.2.3 样品表征
        4.2.4 电极制备、电池装配及电化学性能测试
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 TGA分析
        4.3.2 CHN元素分析和XPS分析
        4.3.3 SEM分析
        4.3.4 TEM分析
        4.3.5 XRD与Raman分析
        4.3.6 电化学测试及性能分析
    4.4 结论
结论与展望
参考文献
攻读硕士期间学术成果及参与项目
致谢



本文编号：3150761