分级多孔碳材料的结构设计、制备及超电容性能研究

发布时间：2021-05-15 23:24

　　超级电容器凭借其功率密度高、循环寿命长、工作温度范围宽等优势,在交通运输、移动通讯、电动汽车、航空航天等领域备受关注。多孔碳材料具有高比表面积、高导电性、低成本等优点,是极具应用前景的电极材料。其作为超级电容器的电极材料受到基于表面吸脱附的储能机理限制,展现出了较低的能量密度。为了提升其能量密度,本文采用结构导向剂对多孔碳材料的微观形貌和孔道结构进行设计研究,制备了性能优异的具有特殊形貌的分级多孔碳材料;并通过选择宽电位电解液扩宽器件的电压窗口,构建了具有较高能量密度的超级电容器。（1）采用廉价的金属有机盐柠檬酸钾为活化剂和结构导向剂,葡萄糖为碳前驱制备了高比面积的玫瑰花状的三维多孔碳纳米片（3DFC）。通过调控柠檬酸钾和葡萄糖的比例实现了3DFC比表面积和孔结构的调控。在最优条件下,3DFC材料的比表面积高达2075 m² g^-1,在1 M Li₂SO₄电解液中3DFC电极基对称电容器电位窗口可达1.8 V,在0.5 A g^-1的电流密度下,3DFC的比电容可达142 F g... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 超级电容器的分类及储能机理
    1.3 超级电容器的研究进展
        1.3.1 双电层电容器的研究进展
            1.3.1.1 经典的双电层电容模型
            1.3.1.2 多孔碳的双电层电容模型
        1.3.2 影响多孔碳材料电容性能的因素
        1.3.3 不同电解液体系对双电层电容器的影响
            1.3.3.1 pH值对水系电解液电位窗口的影响
            1.3.3.2 浓盐电解质对水系电解液电位窗口的影响
    1.4 多孔碳材料的研究进展
        1.4.1 活性炭
        1.4.2 碳化物衍生碳
        1.4.3 石墨烯
        1.4.4 金属有机框架化合物衍生碳
        1.4.5 模板碳
    1.5 本课题的研究内容
第二章 柠檬酸钾为活化和结构导向剂制备玫瑰花状分级多孔碳及其超电性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 原料与试剂
        2.2.2 材料的制备
        2.2.3 材料的物性表征
        2.2.4 电化学性能测试
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 材料的制备与表征
        2.3.2 电化学性能研究
    2.4 本章小结
第三章 碳酸钙模板自活化法制备石榴状分级多孔碳球及其超电性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 原料与试剂
        3.2.2 材料的制备
        3.2.3 材料的物性表征
        3.2.4 电化学性能测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 材料的制备与表征
        3.3.2 电化学性能研究
    3.4 本章小结
第四章 喷雾干燥法制备高体积比容量超级电容器用富褶皱碳球
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 原料与试剂
        4.2.2 材料的制备
        4.2.3 材料的物性表征
        4.2.4 电化学性能测试
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 材料的制备与表征
        4.3.2 电化学性能研究
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 主要创新点
    5.3 展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]Carbon-based supercapacitors for efficient energy storage[J]. Xuli Chen,Rajib Paul,Liming Dai.  National Science Review. 2017(03)



本文编号：3188525