生物质碳材料的制备及电化学性能

发布时间：2017-05-01 13:03

  本文关键词：生物质碳材料的制备及电化学性能，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：超级电容器是一种具有大的功率密度、长的循环寿命、高的安全性的新型储能器件，，广泛应用于便携电子设备、混合动力汽车等领域。碳材料因其高导电性、廉价以及高化学稳定性，是目前商用的最主要超级电容器材料。将废弃生物质转化为碳材料不仅合理利用了资源，而且从一定程度上解决了传统处理方式造成的环境问题。本论文以三种不同的生物质为前驱体，分别通过与KOH的活化处理得到多孔结构的活性炭，并通过进一步的复合，优化材料整体电容性能。 （1）以稻壳为前驱体，经过活化处理后得到具有高比表面积（2523.4m2/g）的多孔活性炭，在1A/g的电流密度下的比电容高达250F/g，循环稳定性也较为突出，经过10000次循环之后比电容仍能保持初始的86.6%； （2）以柚子皮为前驱体，活化处理得到的多孔活性炭与石墨烯和碳纳米管复合制备成柔性自支撑的膜电极，不需要额外的粘合剂和集流体，直接作为电极材料应用。石墨烯和碳纳米管不仅作为整体结构的三维导电网络，而且极大提升了材料的机械弯折性能。其中的活性炭贡献的比电容从187F/g提高到210F/g，倍率性能也有一定的改善； （3）将葡萄糖与氧化石墨烯混合水热制备了片层结构的石墨烯/活性炭复合材料，后续的活化处理改善了活性炭的比表面积，更有利于电解液的浸润和离子的迁移，插入其中的石墨烯片层提供了良好的电子导电性，为材料整体性能的优异提供了保证。
【关键词】：生物质 超级电容器 多孔活性炭 复合材料
【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ127.11;TM53
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 文献综述9-20
• 1.1 超级电容器9-13
• 1.1.1 超级电容器的含义9-10
• 1.1.2 超级电容器的机理10-12
• 1.1.3 超级电容器电极材料的种类12-13
• 1.1.4 超级电容器的特点和应用13
• 1.2 碳基电极材料13-17
• 1.2.1 活性炭13-14
• 1.2.2 碳纳米管14-15
• 1.2.3 石墨烯和氧化石墨烯15
• 1.2.4 碳基电极材料电容性能提高与改善方略15-17
• 1.3 生物质碳材料17-18
• 1.3.1 生物质17
• 1.3.2 生物质碳17-18
• 1.4 本论文选题背景和主要内容18-20
• 第2章 稻壳基多孔活性炭的制备和电容性能研究20-27
• 2.1 引言20
• 2.2 实验部分20-22
• 2.2.1 实验材料20-21
• 2.2.2 实验仪器21
• 2.2.3 实验过程21-22
• 2.2.4 样品表征方法22
• 2.3 结果与讨论22-26
• 2.3.1 材料形貌与结构表征22-24
• 2.3.2 材料的电容性能表征24-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第3章 柚子皮多孔活性炭及其复合柔性膜的制备与电容性能研究27-37
• 3.1 引言27
• 3.2 实验部分27-30
• 3.2.1 实验材料27-28
• 3.2.2 实验仪器28-29
• 3.2.3 实验过程29
• 3.2.4 样品表征方法29-30
• 3.3 结果与讨论30-36
• 3.3.1 AC 的结构表征和性能测试30-32
• 3.3.2 AC/rGO/CNT 复合膜的形貌表征和性能测试32-36
• 3.4 本章小结36-37
• 第4章 石墨烯/多孔碳的制备和电容性能研究37-50
• 4.1 引言37-38
• 4.2 实验部分38-41
• 4.2.1 实验材料38-39
• 4.2.2 实验仪器39
• 4.2.3 实验过程39-40
• 4.2.4 样品表征方法40-41
• 4.3 结果与讨论41-49
• 4.3.1 材料形貌与结构表征41-44
• 4.3.2 G/GC 电化学性能分析44-47
• 4.3.3 G/PGC 电化学性能分析47-49
• 4.4 本章小结49-50
• 第5章 结论与展望50-52
• 5.1 结论50
• 5.2 展望50-52
• 致谢52-53
• 参考文献53-58
• 附录 1 攻读硕士学位期间发表的论文58-59
• 附录 2 攻读硕士学位期间参加的科研项目59

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 袁国辉;王福平;姜兆华;;载镍活性炭材料及复合型超级电容器[J];哈尔滨工业大学学报;2010年02期

2 丁浩;刘少聪;施雪军;田龙;赵静;;核桃壳制备活性炭的电化学性能研究[J];四川化工;2011年04期

3 刘莹莹;秦海芝;李恋卿;潘根兴;张旭辉;郑金伟;韩晓君;俞欣研;;不同作物原料热裂解生物质炭对溶液中Cd~(2+)和Pb~(2+)的吸附特性[J];生态环境学报;2012年01期

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本文编号：338937