SI-eATRP法可控制备亲水性超级电容器炭电极材料

发布时间：2017-09-26 16:26

  本文关键词：SI-eATRP法可控制备亲水性超级电容器炭电极材料

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【摘要】：炭材料的表面改性和提高有效比表面积是近年来提升双电层电容器储能性能的重要途径。本论文利用SI-e ATRP技术在炭材料表面接枝亲水性聚合物PVP来改性炭材料,提高其可利用的比表面积,并研究改性后亲水性电极材料的电化学性能。主要内容如下:(1)选择炭微球、互通多孔炭和碳纳米管为孔碳基材,利用SI-e ATRP技术在这三种材料表面接枝亲水性聚合物PVP链段刷,研究亲水性聚合物对不同类型孔炭电化学性能的影响。结果表明:接枝聚合物分子刷后,三种材料在水中的分散能力变好,说明材料的浸润性能变好,同时电化学性能得到了不同程度的改善。其中碳微球和碳纳米管的比电容提升幅度较小,而互通多孔炭经过改性之后性能提升最为明显,其比电容值达到了265 F/g,说明互通多孔炭是一种适合聚合物刷改性的良好基底材料。(2)选择的炭材料是互通多孔炭,采用不同类型致孔剂调节孔径大小;再利用SI-e ATRP技术在其表面接枝亲水性链段PVP,研究亲水性聚合物对不同孔径孔炭电化学性能的影响。结果表明:以氯苯作为致孔剂炭化后得到的多孔炭拥有比其他两种多孔炭更大的比表面积和孔体积;在接枝聚合物后具有最高的比电容值,甚至超过了酸改性材料的值,达到了294 F/g;经过1000次充放电之后保持首次充放电电容值的85.55%。这说明微介孔含量较多的孔炭适合用聚合物刷改性来提高其电化学性能。
【关键词】：超级电容器 炭材料 SI-e ATRP 浸润性 电化学性能
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ127.11;TM53
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第1章 绪论10-21
• 1.1 引言10
• 1.2 超级电容器概述10-14
• 1.2.1 超级电容器发展概况10-11
• 1.2.2 超级电容器结构组成11-12
• 1.2.3 超级电容器分类12-13
• 1.2.4 超级电容器工作原理13-14
• 1.3 超级电容器炭材料14-16
• 1.3.1 炭材料用作电极材料的研究进展14-15
• 1.3.2 炭材料改性15-16
• 1.4 聚合物分子刷的制备16-19
• 1.4.1 原子转移自由基聚合16-17
• 1.4.2 表面引发原子转移自由基聚合17-18
• 1.4.3 电化学调控表面引发原子转移自由基聚合18-19
• 1.5 课题的提出及研究内容19-21
• 1.5.1 课题的研究意义及提出19-20
• 1.5.2 课题的研究内容20-21
• 第2章 SI-eATRP法接枝聚合物对不同结构炭材料的超级电容性能影响21-33
• 2.1 引言21
• 2.2 实验部分21-26
• 2.2.0 化学试剂与实验仪器21-23
• 2.2.1 炭材料的制备23-24
• 2.2.2 SI-eATRP制备亲水性炭电极材料24-25
• 2.2.3 测试电极片的制备25
• 2.2.4 材料的结构表征25
• 2.2.5 材料电化学性能测试25-26
• 2.3 结果与讨论26-31
• 2.3.1 材料的形貌和组成表征26-27
• 2.3.2 材料的浸润性表征27-28
• 2.3.3 材料的超级电容性能28-31
• 2.3.4 材料电化学性能对比31
• 2.4 本章小结31-33
• 第3章 SI-eATRP合成亲水性互通多孔炭与其电化学性能研究33-49
• 3.1 引言33
• 3.2 实验部分33-36
• 3.2.1 化学试剂与实验仪器33-34
• 3.2.2 互通多孔炭的合成34-35
• 3.2.3 SI-eATRP制备亲水性互通多孔炭材料35
• 3.2.4 电极的制备35
• 3.2.5 材料的结构表征35-36
• 3.2.6 电极材料的超级电容性能测试36
• 3.3 结果与讨论36-47
• 3.3.1 互通多孔碳的显微结构36-37
• 3.3.2 多孔炭的比表面积和孔径分布测试37-39
• 3.3.3 多孔炭的超级电容性能测试39-41
• 3.3.4 SI-eATRP接枝聚合物前后材料的性质表征41-47
• 3.4 本章小结47-49
• 结论49-51
• 研究展望51-52
• 参考文献52-59
• 致谢59-61
• 附录A 攻读硕士学位期间所发表或接收的学术论文61

【参考文献】

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本文编号：924567