富氮分级孔炭材料的制备与电容性能研究
发布时间：2021-10-22 11:16
超级电容器,作为一种新型能源存储器件,有着容量大、功率密度高、循环寿命长、充放电效率高等优点。炭材料具有高比表面、低成本、优异的导电性、良好的化学稳定性等优势,是商品化超级电容器最常用的电极材料。本文以蔗糖和酚醛树脂为前驱体,以含氮有机酸盐同时作为氮源、硬模板及活化剂,制备得到富氮高比表面分级孔炭材料,研究了碳化温度对炭材料的结构和电化学电容性能的影响规律,并探讨了含氮有机酸盐对炭材料的催石墨化机理。以蔗糖为碳源,乙二胺四乙酸二钠锌盐为氮源、硬模板、活化剂,两者液相混合,冷冻干燥,得到蔗糖/乙二胺四乙酸二钠锌盐的均匀复合物,在惰性气氛下高温碳化（700-950℃）、洗涤制备得到蔗糖基富氮分级孔炭材料。探讨了其成孔机理,以及碳化温度对其氮含量、孔结构和电容性能的影响。随碳化温度升高,蔗糖基富氮分级孔炭材料的比表面积增大而氮含量降低,在700℃制备的样品具有最高的氮含量（5.79%）,大的准电容贡献使其在6 mol I-1 KOH碱性电解液中比电容值达到283 F g-1;碳化温度950℃制备的样品的比表面高达2160 m2g-1,发达的分级孔结构使其表现出极为优异的倍率性能,在300 A...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：106 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１功率密度和能量密度的关系曲线??Ｆｉｇ．?１－１?Ｒａｇｏｎｅ?ｐｌｏｔｓ??－［７】
?北京化工大学硕士论文???Ｓｅｐａｒａｔｏｒ?Ｓｅｐａｒａｔｏｒ??Ｈ?ｌ＝ｒ｜ｉｉ｜??ＰｏｓｌＵｖｅ?Ｎｆ＃ｇａｔｔｖａ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ??■丨１１???Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ?????图１－２双电层电容器的充放电状态??Ｆｉｇ．?１－２?Ｃｈａｒｇｅｄ?ａｎｄ?ｄｉｓｃｈａｒｇｅｄ?ｓｔａｔｅｓ?ｏｆ?ａｎ?ｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｄｏｕｂｌｅ?ｌａｙｅｒ?ｃａｐａｃｉｔｏｒ??（２）赝电容器：其充电机理与双电层完全不同，属法拉第反应（图１－３）?ｉ｜９］。??电荷传输导致电活化材料的化学态或氧化状态发生改变，对能量实现间接的贮??存，与电池的能量存贮原理相似，但是由热力学原因而产生电容。根据电极上接??受电荷的程度（Ａｑ）和电势变化（Ａ（ｐ）的关系计算电容值，计算如下??Ｃ?＝?ｄ（Ａ?ｑ）／ｄ（Ａ?（ｐ）?式（１－２）??Ｓｅｐａｎａｔｏｆ??麵??ｉｎ?１１?Ｊｉｌｉ？?＇ｌｌ．ｉｔｉｆｕ?ｉｊｉｉｉｙｉｉｉｉＵｎＲＲＨＨＨＨＨＭＨＨＨＨｉ??＃?ｌｉ？Ｍ?＆ｘＭｍ?ｅｒ?ｔｍＵｍｉｍ??图１－３赝电容器的示意图??Ｆｉｇ．?１－３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｐｓｅｕｄｏｃａｐａｃｉｔｏｒ??４??
?北京化工大学硕士论文???Ｓｅｐａｒａｔｏｒ?Ｓｅｐａｒａｔｏｒ??Ｈ?ｌ＝ｒ｜ｉｉ｜??ＰｏｓｌＵｖｅ?Ｎｆ＃ｇａｔｔｖａ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ??■丨１１???Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ?????图１－２双电层电容器的充放电状态??Ｆｉｇ．?１－２?Ｃｈａｒｇｅｄ?ａｎｄ?ｄｉｓｃｈａｒｇｅｄ?ｓｔａｔｅｓ?ｏｆ?ａｎ?ｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｄｏｕｂｌｅ?ｌａｙｅｒ?ｃａｐａｃｉｔｏｒ??（２）赝电容器：其充电机理与双电层完全不同，属法拉第反应（图１－３）?ｉ｜９］。??电荷传输导致电活化材料的化学态或氧化状态发生改变，对能量实现间接的贮??存，与电池的能量存贮原理相似，但是由热力学原因而产生电容。根据电极上接??受电荷的程度（Ａｑ）和电势变化（Ａ（ｐ）的关系计算电容值，计算如下??Ｃ?＝?ｄ（Ａ?ｑ）／ｄ（Ａ?（ｐ）?式（１－２）??Ｓｅｐａｎａｔｏｆ??麵??ｉｎ?１１?Ｊｉｌｉ？?＇ｌｌ．ｉｔｉｆｕ?ｉｊｉｉｉｙｉｉｉｉＵｎＲＲＨＨＨＨＨＭＨＨＨＨｉ??＃?ｌｉ？Ｍ?＆ｘＭｍ?ｅｒ?ｔｍＵｍｉｍ??图１－３赝电容器的示意图??Ｆｉｇ．?１－３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｐｓｅｕｄｏｃａｐａｃｉｔｏｒ??４??
【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)
[2]超级电容器的应用[J]. 陈雪丹,陈硕翼,乔志军,傅冠生,阮殿波. 储能科学与技术. 2016(06)
[3]超级电容器的应用现状及发展趋势[J]. 王钊,赵智博,关士友. 江苏科技信息. 2016(27)
[4]超级电容器的分类与优缺点分析[J]. 李海生. 通信电源技术. 2011(06)
[5]混合型超级电容器的研究进展[J]. 刘海晶,夏永姚. 化学进展. 2011(Z1)
[6]储能技术在风力发电系统中的应用[J]. 贾宏新,张宇,王育飞,何维国,符杨. 可再生能源. 2009(06)
[7]超级电容器储能技术及其应用[J]. 张步涵,王云玲,曾杰. 水电能源科学. 2006(05)
本文编号：3450988
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：106 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１功率密度和能量密度的关系曲线??Ｆｉｇ．?１－１?Ｒａｇｏｎｅ?ｐｌｏｔｓ??－［７】
?北京化工大学硕士论文???Ｓｅｐａｒａｔｏｒ?Ｓｅｐａｒａｔｏｒ??Ｈ?ｌ＝ｒ｜ｉｉ｜??ＰｏｓｌＵｖｅ?Ｎｆ＃ｇａｔｔｖａ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ??■丨１１???Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ?????图１－２双电层电容器的充放电状态??Ｆｉｇ．?１－２?Ｃｈａｒｇｅｄ?ａｎｄ?ｄｉｓｃｈａｒｇｅｄ?ｓｔａｔｅｓ?ｏｆ?ａｎ?ｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｄｏｕｂｌｅ?ｌａｙｅｒ?ｃａｐａｃｉｔｏｒ??（２）赝电容器：其充电机理与双电层完全不同，属法拉第反应（图１－３）?ｉ｜９］。??电荷传输导致电活化材料的化学态或氧化状态发生改变，对能量实现间接的贮??存，与电池的能量存贮原理相似，但是由热力学原因而产生电容。根据电极上接??受电荷的程度（Ａｑ）和电势变化（Ａ（ｐ）的关系计算电容值，计算如下??Ｃ?＝?ｄ（Ａ?ｑ）／ｄ（Ａ?（ｐ）?式（１－２）??Ｓｅｐａｎａｔｏｆ??麵??ｉｎ?１１?Ｊｉｌｉ？?＇ｌｌ．ｉｔｉｆｕ?ｉｊｉｉｉｙｉｉｉｉＵｎＲＲＨＨＨＨＨＭＨＨＨＨｉ??＃?ｌｉ？Ｍ?＆ｘＭｍ?ｅｒ?ｔｍＵｍｉｍ??图１－３赝电容器的示意图??Ｆｉｇ．?１－３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｐｓｅｕｄｏｃａｐａｃｉｔｏｒ??４??
?北京化工大学硕士论文???Ｓｅｐａｒａｔｏｒ?Ｓｅｐａｒａｔｏｒ??Ｈ?ｌ＝ｒ｜ｉｉ｜??ＰｏｓｌＵｖｅ?Ｎｆ＃ｇａｔｔｖａ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ??■丨１１???Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ?????图１－２双电层电容器的充放电状态??Ｆｉｇ．?１－２?Ｃｈａｒｇｅｄ?ａｎｄ?ｄｉｓｃｈａｒｇｅｄ?ｓｔａｔｅｓ?ｏｆ?ａｎ?ｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｄｏｕｂｌｅ?ｌａｙｅｒ?ｃａｐａｃｉｔｏｒ??（２）赝电容器：其充电机理与双电层完全不同，属法拉第反应（图１－３）?ｉ｜９］。??电荷传输导致电活化材料的化学态或氧化状态发生改变，对能量实现间接的贮??存，与电池的能量存贮原理相似，但是由热力学原因而产生电容。根据电极上接??受电荷的程度（Ａｑ）和电势变化（Ａ（ｐ）的关系计算电容值，计算如下??Ｃ?＝?ｄ（Ａ?ｑ）／ｄ（Ａ?（ｐ）?式（１－２）??Ｓｅｐａｎａｔｏｆ??麵??ｉｎ?１１?Ｊｉｌｉ？?＇ｌｌ．ｉｔｉｆｕ?ｉｊｉｉｉｙｉｉｉｉＵｎＲＲＨＨＨＨＨＭＨＨＨＨｉ??＃?ｌｉ？Ｍ?＆ｘＭｍ?ｅｒ?ｔｍＵｍｉｍ??图１－３赝电容器的示意图??Ｆｉｇ．?１－３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｐｓｅｕｄｏｃａｐａｃｉｔｏｒ??４??
【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)
[2]超级电容器的应用[J]. 陈雪丹,陈硕翼,乔志军,傅冠生,阮殿波. 储能科学与技术. 2016(06)
[3]超级电容器的应用现状及发展趋势[J]. 王钊,赵智博,关士友. 江苏科技信息. 2016(27)
[4]超级电容器的分类与优缺点分析[J]. 李海生. 通信电源技术. 2011(06)
[5]混合型超级电容器的研究进展[J]. 刘海晶,夏永姚. 化学进展. 2011(Z1)
[6]储能技术在风力发电系统中的应用[J]. 贾宏新,张宇,王育飞,何维国,符杨. 可再生能源. 2009(06)
[7]超级电容器储能技术及其应用[J]. 张步涵,王云玲,曾杰. 水电能源科学. 2006(05)
本文编号：3450988
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3450988.html
