L-酪氨酸基深共熔溶剂衍生碳材料的制备及其超级电容性能研究

发布时间：2021-01-17 21:23

　　纯碳电极材料的双电层储能机理使得其比容量和能量密度不高,将其作为超级电容器电极材料的效果并不理想,这极大地限制了碳电极材料在超级电容器方面的应用。通过对碳材料结构的优化、杂原子掺杂以及复合等功能化改性策略来调控材料的比表面积和孔隙结构、表面组成和化学状态、导电性,是提高其电化学性能的有效方法。作为本世纪初发现的新型绿色溶剂,深共熔溶剂（Deep eutectic solvent,DES）具有蒸气压低、原料廉价易得、可生物降解、无毒性、便于回收等优点。近年来,将DES用于制备分级孔碳材料已成为一个新的研究方向。基于此,本论文以L-酪氨酸为DES的氢键供体、碳源和杂原子源,ZnCl₂为DES的氢键受体和催化活化剂,制备出系列DES衍生的掺杂多孔碳材料,并将其作为超级电容器电极材料,探讨了原料比例及碳化温度对材料形貌、结构组成以及最终的电容性能的影响。主要研究内容如下:1.为了检验ZnCl₂作为氢键受体的效果,我们首先选取了最早用于制备DES衍生多孔碳材料的酚醛聚合反应体系。我们以间苯三酚作为氢键供体和ZnCl₂先形成DES,... 

【文章来源】：新疆大学新疆维吾尔自治区 211工程院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

用ChCl和尿素表示DES形成的示意图

(MD)模拟研究了不同摩尔比的 ChCl-尿素型 DES 的结构特征，观察之间的氢键相互作用随尿素量的增加而减弱，当 ChCl 与尿素的摩和 Cl-的氢键相互作用与 Cl-和胆碱阳离子的氢键相互作用达到合理化 DES 具有最低的凝固点[13]。Perkins 等使用 MD 模拟了三个 ChCl 基相互作用[14]。随后，Mainberger 等通过 MD 模拟了 40 种 DES，比较般琥珀力场来评估 MD 数据模拟的可靠性，同时也对 DES 进行了结晶体系进行了比较[15]。Hammond 等首次对 ChCl-丙二酸(MA)型 DE用空间密度函数绘制了 DES 的三维结构，结果表明胆碱中的羟基对重要作用[16]。 DES 种类的氢键供体主要有酰胺、多元醇、羧酸等化合物，常见的氢键受体主类盐等。在众多的 DES 组分中，ChCl 是最常用的盐，因为其可生物，并且可以从生物质中提取或通过高度原子经济的方法从化石中合

DES 原料更加便宜。例如，Abbott 组制备出绿色粘稠 ChCl-CrCl3·6比 1:2，凝固点大约在 14 oC)[22]，这类溶剂可作为甲酸和乙酸酯化反应，由于水合金属卤化物含有结晶水，不易吸收空气中的水分，使其在规模使用。：季铵盐阳离子与中性有机氢键供体组成的 DES。中性有机氢键供体，–CO2H[24], –CONH2[3], –NH2, –NHR 和–OH[25]。尿素是最常见的有机ChCl 的摩尔比为 2:1 时可形成深共熔混合物(凝固点约 12oC)。这一类 ES 相比，具有一定的优势，例如，低成本，易于制备和相对高的耐水DES 中的许多是由天然生物质衍生的有机氢键供体组成，因此还常具毒的特点[26, 27]。：金属氯盐和氢键供体(无有机季铵盐阳离子)所组成的 DES。例如 Z、尿素[17]、乙二醇(EG)或 1,6-乙二醇形成 DES。


本文编号：2983617