基于丝素蛋白基多孔碳电极超级电容器

发布时间：2024-01-31 01:12

　　生物质基碳材料电极是目前超级电容器研究的热点方向。优异的电化学性能需要碳材料具备高比表面积、适宜的孔径分布、高杂原子掺杂。本论文的主要研究工作如下:1.以蚕茧为碳源,用FeCl3和ZnCl2一步活化制备碳材料。用此方法制备的碳材料呈现出片层形态。随着碳化温度的增加,碳材料的比表面积、石墨化程度及比电容量也随之增加;且碳化温度在850℃下就可达到最优异的电化学性能。SC-850碳材料表现出高比表面积(1285 m2g-1)、多级孔结构、高石墨化(IG/ID=1.05)和氮掺杂(2.24%)。在三电极体系下,SC-850碳材料具有较高的比电容和优异的循环特性,其在0.5A g-1下具有178 Fg-1比电容,在10 A g-1下循环10000后电容几乎没有损失。两电极体系下,SC-850碳材料能在2.0 V电压窗口下功率密度为251 W kg-1时具有14.33 W h kg-1的能量密度。2.用丝素蛋白为碳源,用CaCl2和ZnCl2 一步活化制备碳材料。随着ZnCl2/CaCl2质量比的增加,微孔率、比表面积、氮掺杂含量、比电容都表现先增大后减小的趋势。随着碳化温度的增加,石墨化程度、...

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－１基于多孔碳的电容器的结构示意图??２??

双电层电容（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ?ｄｏｕｂｌｅ－ｌａｙｅｒ?ｃａｐａｃｉｔｏｒｓ，?ＥＤＬＣｓ），靠着离子在电解液??和活性电极材料界面之间可逆的静电吸附和分离。双电层电容器的结构示意图如??图１－１所示［４］。在充电过程中，双电层电容器（ＥＤＬＣｓ）的正极表面吸引电解质??的阴....

图１－３制备氮掺杂ＣＮＦｓ实验示意图??

用这种方法特别适用于制备氮掺杂碳纤维（ＮＣＦｓ）?［４｜］，氮掺杂的碳纳米??管（ＮＣＮＴｓ）?［４２］，氮掺杂的石墨烯（ＮＧ）?［４３］。例如，Ｙｕ提出制备氮掺杂碳纳米??纤维（ＣＮＦｓ），其简易方法如图１－３所示。发现氮掺杂的类型和含氮量都可以通??过改变退火温度来实现。当温....

图３－１制备ＳＣ的不：意流程图??Ｆｉｕｒｅ?３－１．?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ｓｎｔｈｅｓｉｓ?ｏｆ?ＳＣｓ??

３．３．１?ＳＣ的物理表征??（１）?ＳＣ的形貌表征??用ＳＥＭ表征氮掺杂多孔碳材料（ＳＣｓ）的形貌。图３－２是不同碳化温度下??ＳＣｓ的ＳＥＭ，从图中我们可以看出ＳＣ－７００，?ＳＣ－７５０，?ＳＣ－８５０，?ＳＣ－９００都表现出??二维多孔纳米结构。这是符合原子力显微镜（ＡＦ....

图３－３不同碳化温度制备ＳＣｓ的ＡＦＭ图片??Ｆｉｇｕｒｅ?３－３．?ＡＦＭ?ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?（ａ）?ＳＣ－７００，?（ｂ）?ＳＣ－７５０，?（ｃ）?ＳＣ－８５０，?（ｄ）?ＳＣ－９００??

本文编号：3890693