非金属调制生物质碳超电容特性的研究

发布时间：2021-01-16 11:40

　　超级电容器作为一种电化学储能器件,具有充放电速度快、功率密度高、使用寿命长、经济绿色环保等优点,其电化学性能受限于所使用的电极材料。生物质作为一种天然的可利用资源,经碳化制备的生物质碳面临着比表面积小、比电容低的问题。为了在不牺牲高功率密度和长循环寿命的前提下,提高超级电容器的高能量密度,非金属掺杂引入赝电容是一个被广泛接受的策略。本文的研究重点是以生物质作为碳源,通过碳化及非金属调制方法,制备得到不同的生物质碳,通过调节孔结构、增大比表面积、掺杂氮氧原子来增加双电层电容、引入赝电容特性,提高电容器的能量密度。主要研究内容如下:首先,选用棉花、丝瓜瓤、柚子皮、爆米花和夏威夷果壳等生物质进行一步高温碳化处理,得到五种生物质碳（CC、VS、PP、POP和MS）。棉花衍生的生物质碳（CC）的比表面积（4.9 m2/g）是VS的2.79倍、PP的40.45倍、POP的14.48倍、MS的6.30倍,孔体积大、离子传输通道多、电导率高。在四种水系电解液中,三电极体系测试结果表明,生物质碳均表现出双电层电容,CC具有最佳的电化学性能,6mo1/LKOH电解液中,电流密度为0.5 A/g时,其比电容... 

【文章来源】：内蒙古民族大学内蒙古自治区

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图３．１生物质碳材料的制备流程图??

ＪＯ?非金属调制生物质碳超电容特性的研究???燥。将千燥后的棉花、丝瓜瓤、柚子皮、爆米花、夏威夷果壳分别置于管式炉??中，在氮气保护下升温至１１００?°Ｃ，碳化ｌｈ，得到生物质碳材料，并分别标记??为?ＣＣ、ＶＳ、ＰＰ、ＰＯＰ、ＭＳ。??３．３结果与讨论??３．３．１结构和形貌表征??幽圓??ＢｉＳＨＳ??图３．１生物质碳材料的ＳＥＭ图??（ａ－ｂ?）?ＣＣ?（?ｃ?）?ＶＳ?（?ｄ?）?ＰＰ?（?ｅ?）?ＰＯＰ?（?ｆ）?ＭＳ??

?内蒙古民族大学硕士学位论文?２＾＿??图３．１是五种材料的的扫描电镜图，图（ａ－ｆ）分别是材料ＣＣ、ＶＳ、ＰＰ、??ＰＯＰ、ＭＳ的ＳＥＭ图，图（ａ－ｂ）分别是ＣＣ在尺寸为１０＂ｍ和１００／／ｍ的ＳＥＭ??图，为表面光滑的麻花状结构；图（ｃ）ＶＳ具有微米尺寸的孔通道，表面光滑；??图（ｄ）?ＰＰ为大尺寸的片层结构；图（ｅ）?ＰＯＰ为大尺寸的块状结构，表面有微??小的孔隙；图（ｆ）?ＭＳ为微米级不规则块状结构。??（００２）??２?（１００）??ｆ?＾—ＭＳ?一??？ｔ?？——?ｖｓ??Ｉ?一■—■ＰＯＰ??°??ＰＰ???ｃｃ??．?Ｉ?．?Ｉ?．?Ｉ?■?Ｉ?．?Ｉ?．?Ｉ??１０?２０?３０?４０?５０?６０?７０?８０??２０?（ｄｅｇｒｅｅ）??图３．２生物质碳材料的ＸＲＤ图??图３．２所示为材料ＣＣ、ＶＳ、ＰＰ、ＰＯＰ、ＭＳ的ＸＲＤ图谱，所有材料都在２３°??和４４。左右出现了衍射峰，分别对应石墨的（〇〇２）和（丨〇〇）晶面［８７！，没有其??他杂峰，表明在１１〇〇°Ｃ下可以将五种生物质材料碳化，得到结构良好的生物??质石墨碳结构材料。其中碳材料ＣＣ的峰高较低，说明它的不定形石墨碳结构??，结晶度较差。??

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
[1]浒苔基高比表面积活性炭的制备及其性能研究[D]. 高原.山东大学 2017

硕士论文
[1]多孔碳材料的双重活化法制备及其高性能超级电容器应用[D]. 孙菲菲.哈尔滨工业大学 2019



本文编号：2980762