生物质剑麻衍生碳材料的制备及电化学储能研究

发布时间：2021-12-16 17:05

　　随着化石燃料等不可再生能源的日益枯竭,人们不断地将目光转向了可再生能源的研究与开发。生物质材料作为一个巨大的资源库,利用生物质资源或农业废弃物等可再生资源制备生物质基衍生碳材料应用在能量的储存上,已成了当前一个研究热点。本文以可再生的生物质剑麻纤维为前驱体,采用不同方法制备了活性碳纤维和硬碳材料,分别用作超级电容器和钠离子电池的电极材料。通过SEM,TEM,XRD,Raman,BET等表征方法,对样品的结构和物相进行分析,并通过电化学测试评估了样品的电化学性能。以提取的剑麻纤维作为前驱体,通过碳化和KOH活化后,制备出不同活化温度下的活性碳纤维。研究发现所有活化温度下的样品均能保持原材料的结构与形貌,纤维状的结构有利于电解液的浸润和缩短离子通道。随着活化温度的升高,样品的比表面积和孔径分布也随之改变。在750°C时,活性碳纤维的比表面积和孔径分布达到最佳。SC-750具有高比表面积(S_BET:2289 m² g^-1)和优异的孔径分布（2-10 nm）,总孔径为1.23 cm³ g^-1

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

超级电容器的结构示意图[15]

第1章绪论-3-图1-2双电层电容器工作原理[19]法拉第赝电容器的的能量是通过在活性材料表面的快速且可逆的法拉第反应来存储的，工作原理示意图如图1-3所示[21]。电极上发生可逆的还原-氧化反应进行电荷转移，电荷存储以静电方式存储，而电极与离子之间没有相互作用。赝电容伴随着来自去溶剂化和吸附的离子的电解质和电极之间的电子电荷转移。赝电容总是与静电双层电容同时出现，但与双层电容相比，赝电容的大小明显较大。这是因为赝电容器中的电荷存储是由多个存储电荷的过程组成，而不是像双电层电容那样仅在表面发生。赝电容的值取决于所用电极的性质和孔隙率分布[22]。赝电容器比双电层电容器储存更多的电荷，因此提供了相对更大的比能量。图1-3法拉第赝电容器工作原理[19]1.2.2超级电容器的分类通常情况下，人们按照需求将超级电容器进行不同的分类。首先，根据超级

第1章绪论-3-图1-2双电层电容器工作原理[19]法拉第赝电容器的的能量是通过在活性材料表面的快速且可逆的法拉第反应来存储的，工作原理示意图如图1-3所示[21]。电极上发生可逆的还原-氧化反应进行电荷转移，电荷存储以静电方式存储，而电极与离子之间没有相互作用。赝电容伴随着来自去溶剂化和吸附的离子的电解质和电极之间的电子电荷转移。赝电容总是与静电双层电容同时出现，但与双层电容相比，赝电容的大小明显较大。这是因为赝电容器中的电荷存储是由多个存储电荷的过程组成，而不是像双电层电容那样仅在表面发生。赝电容的值取决于所用电极的性质和孔隙率分布[22]。赝电容器比双电层电容器储存更多的电荷，因此提供了相对更大的比能量。图1-3法拉第赝电容器工作原理[19]1.2.2超级电容器的分类通常情况下，人们按照需求将超级电容器进行不同的分类。首先，根据超级

【参考文献】：
期刊论文
[1]生物质衍生炭材料的多维结构设计及其超级电容器研究进展[J]. 时君友.  北华大学学报(自然科学版). 2019(05)
[2]用于超电容储能的生物质碳材料的电化学性能[J]. 周佳祺,贾永锋,吉磊,孙丹卉,刘景海,段莉梅.  云南化工. 2019(06)
[3]活性炭基软包装超级电容器用有机电解液[J]. 黄博,孙现众,张熊,张大成,马衍伟.  物理化学学报. 2013(09)

博士论文
[1]钠离子电池中NaMO2正极材料的电化学性能研究[D]. 丁井井.复旦大学 2013

硕士论文
[1]生物质衍生硬碳负极材料在二次电池上的应用[D]. 赵旸.太原理工大学 2017
[2]金属氧化物基复合材料的制备及电容性能研究[D]. 郑伟倩.武汉工程大学 2017



本文编号：3538502