生物质基杂原子多孔炭的可控制备及性能研究

发布时间：2023-03-18 20:55

　　生物质资源是自然界中存在最为广泛的一种资源,长久以来人们通常通过直接燃烧的方式去利用,导致利用率低下,且会造成空气的污染。生物质因为本身富含碳元素,可以将其作为制备炭材料的主要原料,得到的生物质基炭具有广泛的应用前景,因此将生物质转换制备炭材料是有效利用生物质资源的方式之一。本论文主要进行了以下三方面研究:(1)以含氮生物质壳聚糖为碳源,采用氮气活化、二氧化碳活化、氨气活化与氢氧化钾活化四种活化方法制备出四种不同的杂原子多孔炭(BPC_n-T)。分析了制备工艺、材料理化性质及杂原子组成、电化学性能三者之间的影响规律与机理。氮气活化的BPC_N2-900比表面积为25 m²g^-1,氮含量为4.5%,主要以能提高导电性的石墨氮形式存在,氧含量为5.6%,氮与氧都是主要来自于原料自身。在0.1 A g^-1的电流密度下碱性与酸性电解质中比电容分别为149 F g^-1与121 F g^-1,但其倍率性能较差。二氧化碳活化的BPC_CO2

【文章页数】：108 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 生物质基炭
        1.2.1 生物质基炭简介
        1.2.2 生物质基炭的基本特征
        1.2.3 生物质基炭制备的主要方法
    1.3 生物质基炭改性的主要方法
        1.3.1 活化造孔改性
        1.3.2 负载金属改性
        1.3.3 复合材料改性
        1.3.4 杂原子掺杂改性
    1.4 生物质基多孔炭的主要应用
        1.4.1 二氧化碳吸附
        1.4.2 储氢
        1.4.3 催化
        1.4.4 超级电容器电极材料
    1.5 课题意义及主要研究内容
        1.5.1 课题意义
        1.5.2 主要研究内容
2 材料与实验方法
    2.1 实验原料与仪器
        2.1.1 实验主要原料及试剂
        2.1.2 实验主要设备
    2.2 材料表征
    2.3 超级电容器性能测试
        2.3.1 工作电极的制备
        2.3.2 测试方法与测试条件
3 不同活化方法制备氮掺杂多孔炭及其性能研究
    3.1 引言
    3.2 BPC_n-T的制备过程
        3.2.1 水热预碳化处理
        3.2.2 不同的活化方法制备过程
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 BPC_n-T的表征
        3.3.2 性能测试结果与分析
    3.4 本章小结
4 不同预处理方法制备氮掺杂多孔炭及其性能研究
    4.1 引言
    4.2 HYC-T与 FDC-T的制备过程
        4.2.1 壳聚糖胶体的制备
        4.2.2 水热与冻干预处理
        4.2.3 高温煅烧活化
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 三电极体系测试
        4.3.2 HYC与 FDC的表征
        4.3.3 两电极体系测试
    4.4 本章小结
5 微波辅助磷酸活化制备磷掺杂多孔炭及其性能研究
    5.1 引言
    5.2 磷掺杂多孔炭的制备过程
        5.2.1 原料预处理
        5.2.2 磷酸浸渍过程
        5.2.3 微波活化过程
        5.2.4 PPC的煅烧处理
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 性能测试结果与分析
        5.3.2 磷掺杂多孔炭的表征
        5.3.3 两电极体系测试
    5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
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本文编号：3763850