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

发布时间：2021-09-04 09:28

　　以生物质为碳源制备的多孔碳电极材料具有比表面积大、孔结构丰富等特点,可为电荷的存储提供了大量的电化学活性位点。但已报道的多孔碳电极材料的有效比表面积较小,孔结构分布不合理,孔结构易坍塌等缺点制约了其在超级电容器领域的实际应用。为了解决以上问题,除了选择适宜的生物质原料,更重要的策略是优化多孔碳的制备方法。本论文工作主要研究了多种活化方法下以大米花为碳源的多孔碳的制备及其用作超级电容器研究。特别是提出了一种双重活化法,实现了具有合理的孔径分布、超高的比表面积以及优异电化学性能的蜂巢状结构三维多孔碳材料制备,并应用于高性能超级电容器。首先,本文以大米花为碳源,采用高锰酸钾的固态模板法制备出多孔碳材料,其中高锰酸钾为碳材料的形成提供模板并同时起到活化作用。该模板法下合成的碳材料含有氮、氧两种掺杂元素,在三电极系统中以氢氧化钾为电解液的条件下测得电容值为235.5 F?g^-1。且该材料具有石墨化结构使其在较强电流密度下依旧能维持电极材料的形貌结构。其次,采用氢氧化钾对生物质大米花进行活化制备出三维多孔碳材料。该三维碳材料拥有较大的比表面积,具有氧元素掺杂的官能团。并且其电... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

SiO2为模板制备多孔碳纤维流程图

图 1-1 SiO2为模板制备多孔碳纤维流程图[33]ao 等人利用模板法来掺杂 N 官能团来增加超级电容器电所示，该方法是将二氧化硅包裹在三水铝矿表面上作为模包裹一层高分子聚合物。将其通过高温进行碳化的得到具料，将六角碳材料进过 HCl 酸洗过后，中间的三水铝矿就成带有介孔的六角形状的多孔碳材料。通过模板法制备的程度上控制碳材料的形貌、分散性以及掺杂的杂原子官能

图 1-3 以蔗糖为碳源制备多孔碳的流程[34]温延亮等人采用金属氧化物为模板来调控碳材料的孔径大小制备出碳材料。作者采用一定量的 MgO 与有机物吡咯混合然后对其混合进行处理，达到模板碳的前聚体。然后再通过某种活化剂对其前聚体进行活过控制活化温度以及活化剂的量对其孔结构进行一定的调控。实验流程 1-4 所示。得到了其比表面积高达 2700 m2 g-1多孔碳。这一比表面积在碳材料的研究中已经算是很高了。而且制备的碳材料含有一定的元素掺

【参考文献】：
期刊论文
[1]氮掺杂对碳材料性能的影响研究进展[J]. 张德懿,雷龙艳,尚永花.  化工进展. 2016(03)

博士论文
[1]碳质掺杂、复合材料的设计合成及其电容性能研究[D]. 常玖利.河南师范大学 2017

硕士论文
[1]多孔碳的制备及其电化学性能研究[D]. 邵春风.桂林电子科技大学 2018
[2]活性炭改性的锰酸锂/钛酸锂电池电化学性能研究[D]. 唐良辉.哈尔滨工业大学 2017
[3]三维多孔碳纳米片的硬模板法制备及超级电容器应用[D]. 于登峰.哈尔滨工业大学 2017
[4]多孔碳基复合材料的制备及其电化学性能研究[D]. 刘道庆.哈尔滨工业大学 2012



本文编号：3383015