炭基电极材料的制备及其表面性质对电化学性能的影响

发布时间：2023-05-14 02:51

　　基于炭基材料表面惰性无法与电解液形成有效浸润的问题,采用杂原子掺杂法、表面电化学接枝法、相转化嵌段共聚物迁移法等方法制备不同的炭基电极材料及进行表面改性,提升炭材料在电解液中的浸润性,主要内容如下:(1)杂原子掺杂法:以生物质柚皮作为前驱体,磷酸氢二氨(DHP)作为浸渍剂,经高温炭化过程制备炭微米片材料。通过调控DHP的添加量进一步调节材料的孔径结构和比表面积,同时掺杂氮磷原子,研究DHP用量对炭微米片材料结构和电化学性能的影响。结果表明:通过DHP浸渍处理柚皮和随后的炭化过程成功的合成了多孔层叠炭微米片材料。当DHP的质量分数为30%时,经过DHP处理制备的炭材料具有高的表面积、窄的孔径分布和分层互连的薄微观框架,氮原子和磷原子有效的掺杂到炭材料骨架中,提升了炭材料的电化学性能。(2)表面电化学接枝法:以互通多孔炭材料(IPC)作为基底,借助于电化学诱导引发原子转移自由基聚合(SI-e ATRP)技术在IPC表面嫁接不同的聚合物分子刷,制备一种类水母状的炭基材料。探究嫁接不同的聚合物分子刷对炭材料表面性质及电化学性能的影响,不同电解液环境对嫁接同种聚合物分子刷炭材料表面性质以及电化学...

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 超级电容器概述
        1.2.1 超级电容器的发展状况
        1.2.2 超级电容器的分类及储能机理
        1.2.3 超级电容器的结构组成
    1.3 超级电容器炭电极材料
    1.4 炭电极材料的表面改性
        1.4.1 对储能器件性能的影响
        1.4.2 常用的改性方法
    1.5 课题的提出及研究内容
        1.5.1 课题的研究意义及提出
        1.5.2 课题的研究内容
第2章 柚皮炭化法制备氮磷双掺杂的活性炭材料
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 化学试剂与实验仪器
        2.2.2 活性炭材料的制备
        2.2.3 材料的结构和成分表征
        2.2.4 测试电极的制备
        2.2.5 电极材料的电化学性能测试
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 活性炭电极材料的制备过程
        2.3.2 活性炭电极材料的结构和成分表征
        2.3.3 活性炭电极材料的电化学性能
    2.4 本章小结
第3章 SI-eATRP法可控制备亲水性炭电极材料
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 化学试剂与实验仪器
        3.2.2 材料合成实验过程
        3.2.3 材料的结构和成分表征
        3.2.4 电极的制备
        3.2.5 电极材料的电化学性能测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 IPC-Ploymer的制备流程和机理
        3.3.2 炭电极材料的结构和成分表征
        3.3.3 炭电极材料的表面浸润性和电化学性能
        3.3.4 炭电极材料在不同电解液中的电化学性能
    3.4 本章小结
第4章 两亲性嵌段共聚物修饰的柔性炭膜电极
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 化学试剂与实验仪器
        4.2.2 两亲性嵌段共聚物及活性炭柔性膜电极的制备
        4.2.3 测试电极的制备
        4.2.4 材料的结构和成分表征
        4.2.5 电极材料的电化学性能测试
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 两亲性嵌段共聚物的结构表征
        4.3.2 柔性炭膜电极的结构与成分表征
        4.3.3 柔性炭膜电极材料的电化学性能
    4.4 本章小结
结论
研究展望
参考文献
致谢
附录 A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录



本文编号：3817037