多孔碳材料的模板法调控及其用于超级电容器电极材料研究

发布时间：2023-08-09 17:55

　　目前,有限的化石燃料资源和全球变暖严重制约了工业生态和全球经济的绿色可持续发展。超级电容器因为出色的性能在近几年成为储能领域研究的热点。碳基材料由于资源丰富,导电性好,出色的化学稳定性,高的比表面积等性能在超级电容器电极材料应用上备受青睐。前人的研究结果表明,超级电容器优异的性能与电极材料的比表面积、表面结构、孔径分布等密切相关。而目前限制超级电容器大规模商业化生产的主要原因是能量密度低,可以从提高比容量和拓宽电压窗口进行改进。传统方法制备的多孔碳主要以微孔为主,不利于大尺寸电解液的快速传输,模板法被认为是一种有效制备具有高的比表面积和发达的介孔的方法。鉴于此,本论文的主要研究内容是:用模板法制备具有不同形貌、孔径分布的电极材料,并研究不同孔径分布、比表面积、微观形貌对电容器电容性能的影响,以及它们在不同电解液中的电化学性能。详细的研究内容和结果如下:(1)用MgO作模板剂制备的TC-1基超级电容器在1 M Li₂SO₄电解液中表现出了优异的电容性能。电压窗口可达1.6 V,在电流密度为1 A/g时容量是173 F/g,当电流密度增加到30 ...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 超级电容器的简介
        1.2.1 超级电容器的分类和工作原理
    1.3 超级电容器电极材料的发展状况
        1.3.1 金属氧化物
        1.3.2 导电聚合物
        1.3.3 碳材料
    1.4 超级电容器的电解质
        1.4.1 水系电解质
        1.4.2 非水系电解质
    1.5 本论文选题的背景和主要内容
第二章 实验材料及方法
    2.1 试剂与原材料
    2.2 实验仪器及设备
    2.3 材料物理性能表征
        2.3.1 场发射扫描电子显微镜(FESEM)
        2.3.2 透射电子显微镜(TEM)
        2.3.3 X-ray衍射(XRD)
        2.3.4 拉曼光谱(Raman)
        2.3.5 X射线光电子能谱(XPS)
        2.3.6 N₂吸脱附测试
    2.4 材料电化学性能测试
        2.4.1 电极制备和超级电容器的组装
        2.4.2 循环伏安测试(CV)
        2.4.3 横流充放电(GCD)
        2.4.4 交流阻抗测试(EIS)
        2.4.5 循环稳定性测试
第三章 MgO作模板剂制备模板碳材料及其电化学性能
    3.1 引言
    3.2 多孔碳的合成及超级电容器的组装
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 物理性能表征与分析
        3.3.2 电化学性能测试与分析
    3.4 本章小结
第四章 低温固相自生模板及其电化学性能
    4.1 引言
    4.2 多孔碳的合成及超级电容器的组装
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 机理分析
        4.3.2 物理性能表征与分析
        4.3.3 电化学性能测试与分析
    4.4 本章小结
第五章 Zn自生模板辅助法制备多孔碳及其电化学性能
    5.1 引言
    5.2 多孔碳的合成及超级电容器的组装
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 机理分析
        5.3.2 物理性能表征与分析
        5.3.3 电化学性能测试与分析
    5.4 本章小结
第六章 结论
参考文献
致谢
个人简介



本文编号：3840695