熔盐电解法制备金属钛和碳化钛衍生碳的研究

发布时间：2021-08-24 01:50

　　本实验采用熔盐电解的方法,以TiC为原料制备了金属钛和碳化钛衍生碳（TCDC）。围绕对电解过程有重要影响的成型压力、烧结温度、熔盐体系、电解温度、电解电压等因素进行了研究和探讨。采用X-射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和拉曼光谱（Raman）等手段对金属钛和TCDC的成分、形貌和结构进行了表征和分析。通过循环伏安、交流阻抗和恒流充放电测试研究了TCDC的电化学性能。1、通过对实验过程进行优化,确定了最佳TiC的成型条件为：TiC的成型压力20MPa,烧结温度950℃,烧结时间4 h,最佳的电解条件：熔盐体系为等摩尔KCl-NaCl,电解温度为800℃,电解电压为13V（vs.Mo）。2、通过XRD、SEM、Raman和TEM的表征,确定阳极产物中含有絮状金属钛和少量杂质二氧化钛；阴极产物中有石墨型碳和无定形碳。3、通过对TCDC材料进行的电化学研究,发现均表现出了良好的超级电容性。尤其是电解10 h的TCDC-10,其组装成超级电容器后,在3mA/cm2电流密度下的恒流充放电测试中比电容为122.5 F/g,在3 mA/cm2的电流密度下经过100... 

【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：63 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 熔盐和熔盐电化学
    1.3 碳化物衍生碳的概述
        1.3.1 碳化物衍生碳(CDC)的结构与组成
        1.3.2 CDC的制备方法
            1.3.2.1 卤素蚀刻法
            1.3.2.2 碳化钙无机盐反应法
            1.3.2.3 超临界水淋溶法
            1.3.2.4 碳化物热分解法
        1.3.3 碳化物衍生碳的应用
            1.3.3.1 吸附
            1.3.3.2 储氢
            1.3.3.3 储锂
            1.3.3.4 储能
            1.3.3.5 摩擦学涂层
    1.4 金属钛的概述
        1.4.1 金属钛的性质
        1.4.2 金属钛的应用
        1.4.3 金属钛的制备
            1.4.3.1 传统电解法
            1.4.3.2 FFC法
            1.4.3.3 OS法
            1.4.3.4 热-电化学联合法
            1.4.3.5 新熔盐电解法
    1.5 本课题的研究内容及意义
第2章 金属钛和碳化钛衍生碳的制备
    2.1 实验设备与试剂
        2.1.1 实验设备
        2.1.2 实验试剂
    2.2 实验过程
        2.2.1 基本原理
        2.2.2 实验装置图
        2.2.3 实验步骤
            2.2.3.1 电极制备
            2.2.3.2 熔盐预处理
            2.2.3.3 电解反应
    2.3 表征方法
        2.3.1 X-射线衍射
        2.3.2 扫描电子显微镜
        2.3.3 拉曼光谱
        2.3.4 透射电子显微镜
    2.4 电解条件的研究
        2.4.1 TiC阳极的制备
        2.4.2 阴极的选择
        2.4.3 参比电极的选择
        2.4.4 熔盐体系的选择
        2.4.5 电解温度的确定
        2.4.6 电解电压的确定
    2.5 结果与讨论
        2.5.1 电解曲线
        2.5.2 XRD
        2.5.3 SEM
        2.5.4 拉曼光谱
        2.5.5 TEM
第3章 碳化钛衍生碳的电化学性能研究
    3.1 实验设备与试剂
        3.1.1 实验设备
        3.1.2 实验试剂
    3.2 电化学测试方法
        3.2.1 循环伏安(CV)
        3.2.2 交流阻抗(EIS)
        3.2.3 恒流充放电
        3.2.4 循环寿命
    3.3 工作电极制备
    3.4 电化学测试装置图
    3.5 结果与讨论
        3.5.1 循环伏安曲线
        3.5.2 交流阻抗谱
        3.5.3 恒流充放电曲线
        3.5.4 循环寿命曲线
第4章 结论
参考文献
致谢



本文编号：3359032