基于交联聚合物的富氮多孔碳材料的制备及超电容性能研究

发布时间：2021-11-01 14:50

　　超级电容器是一种基于电极表面电荷吸/脱附实现充放电的新型储能器件,由于其极高的功率密度、优异的循环稳定性与安全性,受到了广泛的关注。电极作为核心部件,对超级电容器的性能起到了至关重要的作用。碳材料是目前研究最为广泛的电极材料,但是其性能仍然有待提高。因此,本文设计、合成了一种高度交联的聚合物网络,再将其碳化、氢氧化钾活化,制备了一系列多孔碳,实现了碳材料形貌与微观结构的调控,系统研究了多孔碳的超电容性能,并将所制备的二维多孔碳组装成柔性超级电容器,获得了优异的性能,具体研究内容如下:以对苯二胺和乙醛为原料,通过缩合反应合成了高度交联的对苯二胺-乙醛共聚物（英文简称PDAA）。将所合成的PDAA与KOH按不同的比例混合,之后在800°C进行碳化与活化处理,得到一系列富氮层次多孔碳材料PDAA-CKn（n=0,1,2,3）,对其表面元素组成、微观形貌、比表面积、孔径及孔容分布等特性进行了系统分析与表征。随着活化剂KOH的比例不断增大,材料的孔壁厚度逐渐变薄,当PDAA:KOH比例增加到1:3时出现了由纳米片堆积的蜂窝状三维层次孔结构,比表面积高达2406 m²/g。我... 

【文章来源】：深圳大学广东省

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

不同储能和能量转换装置的Ragone图

oC）[13]；可长时间放置，电源漏电概率非常小；充电保真正免于维护[14]。柔性超级电容器不但具有超级电、可弯曲的性能，这打破了超级电容器应用的限制，目电子通信、新能源汽车和环保公共交通、可穿戴织物领储能原理器（EDLC）[17, 18]依靠电极-电解液界面形成一层双电层这个双电层很大程度依赖于电极材料比表面积，以及其度取决于聚集在电解液中的离子的尺寸，一般为 5-10 20 μF/cm2[20]，可由公式（1-1）描述：C/A=( r× o)/d 电层[21]，d 是双电层的厚度，A 是双电层的比表面积。

基于聚合物富氮多孔碳材料的制备与超电容性能研究两个串联的电容器。如公式 1-2 所示。cell1C=11C+21C（、C2分别表示第一个和第二个电极与溶液形成的双电层电容器。Ccell表示，C1、C2分别表示第一和第二个电极与溶液形成的双电层电容器的电容第赝电容电容器（赝电容）第赝电容电容器又称为赝电容[25]，是源自于电极材料和电解液之间发生如图 1-3 所示）。在法拉第过程中，电解液通过从电极表面迁移至电极原反应[26-27]。

【参考文献】：
期刊论文
[1]离子液体在电池中的应用[J]. 陈人杰,张海琴,吴锋.  化学进展. 2011(Z1)
[2]超级电容器综述[J]. 李歆.  中国电子商情(基础电子). 2009(11)
[3]高功率超级电容器用介孔炭电极材料[J]. 徐斌,彭璐,王国庆,曹高萍,吴锋,杨裕生.  电化学. 2009(01)

硕士论文
[1]石墨烯/炭黑复合材料制备及其在电化学储能中的应用[D]. 李用.清华大学 2014
[2]超级电容器复合电极材料的制备和性能研究[D]. 吴娟.上海交通大学 2011



本文编号：3470302