聚吡咯基活性炭多级孔结构的构筑及其电容行为研究
发布时间：2021-05-21 04:12
超级电容器（SCs）是一种介于电池和电容之间的新型能量储存器件,具有大功率、高安全、长寿命等特性,已在国防军工、航空航天、交通运输和光电储能上获得广泛应用。然而,目前SCs用活性炭电极在高压离子液体中的比容量仍然低于300 F g-1,这就严重限制了SCs在更高能量密度要求条件下的应用。因此,为了提高其能量密度,开展高比容量多孔活性炭电极材料的研究,已经成为当前超级电容器领域研究的热点。本文以聚吡咯为前驱体,采用碳化-活化的工艺,合成聚吡咯基系列多孔活性炭,通过对材料形貌、孔结构及分布、掺杂元素及含量的研究,并借助密度泛函理论（DFT）计算分析,在不同电解液体系下系统讨论其电化学性能及电容储存机理。获得以下研究成果:（1）高质量和体积比容量的水系超级电容器用3D分级石榴状多孔活性炭提出一种用于设计和制备孔结构的新策略,以增强水系SCs的体积、质量比容量和倍率性能。制备的高含量N、O共掺杂3D分级石榴状多孔炭可以有效最大化水性电解质中超级电容器的质量和体积比容量。DFT理论计算表明,赝电容的贡献来自有效N、O官能团的增加。同时,高堆积密度的分级多孔结构有利于增加体积...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 超级电容器概述
1.2.1 超级电容器的定义及特点
1.2.2 超级电容器的种类与结构
1.2.3 超级电容器的发展及面临的挑战
1.3 超级电容器用分级多孔炭材料的研究进展
1.3.1 分级多孔炭材料的特征
1.3.2 分级多孔炭材料的前驱体
1.3.3 分级多孔炭材料的制备方法
1.3.4 分级多孔炭材料电解质的选择
1.3.5 分级多孔炭材料的电荷储存行为
1.4 本文选题的研究意义和主要研究内容
第二章 实验试剂仪器与测试方法
2.1 实验主要试剂与仪器
2.2 材料物理性能的测试
2.2.1 微观形貌测试
2.2.2 X射线衍射测试(XRD)
2.2.3 拉曼光谱测试(Raman)
2.2.4 比表面积及孔径分布测试(BET)
2.2.5 X射线光电子能谱测试(XPS)
2.2.6 傅里叶红外光谱测试(FTIR)
2.3 材料的电化学测试
2.3.1 恒电流充放电测试(GCD)
2.3.2 循环伏安测试(CV)
2.3.3 交流阻抗测试(EIS)
2.3.4 堆积密度测试
第三章 高负载3D分层石榴状多孔炭电极的制备及其电化学性能研究
3.1 引言
3.2 实验内容
3.2.1 材料的制备
3.2.2 材料的表征
3.3 结果分析与讨论
3.3.1 材料的形貌
3.3.2 材料的比表面积和孔径分布
3.3.3 材料的结构
3.3.4 材料的元素分析
3.3.5 材料的电化学性能
3.3.6 赝电容贡献理论计算
3.4 本章小结
第四章 狭缝孔纳米炭球的制备及其电化学性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 材料的制备
4.2.2 材料的表征
4.3 结果分析与讨论
4.3.1 材料的形貌
4.3.2 材料的比表面积及孔径分布
4.3.3 材料的结构
4.3.4 材料的组成元素
4.3.5 材料的电化学性能
4.3.6 狭缝孔模型中离子堆积的DFT计算模拟分析
4.4 本章小结
第五章 分级多孔纳米空心炭球的制备及其电化学性能研究
5.1 引言
5.2 实验内容
5.2.1 材料的制备
5.2.2 材料的表征
5.3 结果分析与讨论
5.3.1 材料的形貌
5.3.2 材料的比表面积及孔径分布
5.3.3 材料的结构
5.3.4 材料的元素分析
5.3.5 材料的电化学性能
5.4 本章小结
第六章 锂离子电容器用纳米线多孔炭的制备及其电化学性能研究
6.1 引言
6.2 实验内容
6.2.1 材料的制备
6.2.2 材料的表征
6.3 结果分析与讨论
6.3.1 材料的形貌
6.3.2 材料的比表面积和孔径分布
6.3.3 材料的结构
6.3.4 材料的元素分析
6.3.5 材料的电化学性能
6.4 本章小结
第七章 结果与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
致谢
硕士期间获得的学术成果
本文编号：3199026
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 超级电容器概述
1.2.1 超级电容器的定义及特点
1.2.2 超级电容器的种类与结构
1.2.3 超级电容器的发展及面临的挑战
1.3 超级电容器用分级多孔炭材料的研究进展
1.3.1 分级多孔炭材料的特征
1.3.2 分级多孔炭材料的前驱体
1.3.3 分级多孔炭材料的制备方法
1.3.4 分级多孔炭材料电解质的选择
1.3.5 分级多孔炭材料的电荷储存行为
1.4 本文选题的研究意义和主要研究内容
第二章 实验试剂仪器与测试方法
2.1 实验主要试剂与仪器
2.2 材料物理性能的测试
2.2.1 微观形貌测试
2.2.2 X射线衍射测试(XRD)
2.2.3 拉曼光谱测试(Raman)
2.2.4 比表面积及孔径分布测试(BET)
2.2.5 X射线光电子能谱测试(XPS)
2.2.6 傅里叶红外光谱测试(FTIR)
2.3 材料的电化学测试
2.3.1 恒电流充放电测试(GCD)
2.3.2 循环伏安测试(CV)
2.3.3 交流阻抗测试(EIS)
2.3.4 堆积密度测试
第三章 高负载3D分层石榴状多孔炭电极的制备及其电化学性能研究
3.1 引言
3.2 实验内容
3.2.1 材料的制备
3.2.2 材料的表征
3.3 结果分析与讨论
3.3.1 材料的形貌
3.3.2 材料的比表面积和孔径分布
3.3.3 材料的结构
3.3.4 材料的元素分析
3.3.5 材料的电化学性能
3.3.6 赝电容贡献理论计算
3.4 本章小结
第四章 狭缝孔纳米炭球的制备及其电化学性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 材料的制备
4.2.2 材料的表征
4.3 结果分析与讨论
4.3.1 材料的形貌
4.3.2 材料的比表面积及孔径分布
4.3.3 材料的结构
4.3.4 材料的组成元素
4.3.5 材料的电化学性能
4.3.6 狭缝孔模型中离子堆积的DFT计算模拟分析
4.4 本章小结
第五章 分级多孔纳米空心炭球的制备及其电化学性能研究
5.1 引言
5.2 实验内容
5.2.1 材料的制备
5.2.2 材料的表征
5.3 结果分析与讨论
5.3.1 材料的形貌
5.3.2 材料的比表面积及孔径分布
5.3.3 材料的结构
5.3.4 材料的元素分析
5.3.5 材料的电化学性能
5.4 本章小结
第六章 锂离子电容器用纳米线多孔炭的制备及其电化学性能研究
6.1 引言
6.2 实验内容
6.2.1 材料的制备
6.2.2 材料的表征
6.3 结果分析与讨论
6.3.1 材料的形貌
6.3.2 材料的比表面积和孔径分布
6.3.3 材料的结构
6.3.4 材料的元素分析
6.3.5 材料的电化学性能
6.4 本章小结
第七章 结果与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
致谢
硕士期间获得的学术成果
本文编号：3199026
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3199026.html
