腐植酸基层次孔炭电极材料的制备及电化学性能

发布时间：2017-08-18 06:47

  本文关键词：腐植酸基层次孔炭电极材料的制备及电化学性能

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【摘要】：超级电容器是一种介于传统电容器与电池之间的新型储能装置,电极是决定其电化学性能的关键。本文以腐植酸为前驱体,KOH为活化剂,在较低的碱炭比下以一定温度进行活化,制备腐植酸基层次孔炭材料。由于腐植酸前驱体的高含氧量,所制备的层次孔炭含氧量也非常高。这些含氧官能团在负载金属氧化物时,与其相互作用,非常有利于金属氧化物的均匀负载。本文将MnO2嫁接在多孔炭上,制备成复合电极材料。运用SEM、TEM、XRD、低温液氮吸附等手段,系统考察了活化工艺条件对腐植酸基层次孔炭材料结构的影响。详细分析了腐植酸的活化过程,研究了腐植酸基层次孔炭孔结构形成机理。同时,对腐植酸基层次孔炭材料的电化学性能及储能机理进行了探讨。腐植酸基层次孔炭电极具有很好的电容特性,在水系电解液和有机电解液中比电容最大可分别达到189和118 F g-1。同时,电极具有很好的倍率性能和循环性能。利用乙醇的还原性将高锰酸钾还原并均匀负载在腐植酸基层次孔炭上,制备的层次孔炭/MnO2复合材料仍然保持着层次孔结构。制备成电极时,比电容得到很大的提高,具有很好的电化学性能。
【关键词】：超级电容器 腐植酸 层次孔炭 复合材料 电化学性能
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB33
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 1 绪论10-28
• 1.1 引言10-12
• 1.2 超级电容器储能机理12-17
• 1.2.1 双电层储能机理（EDLCs）12-15
• 1.2.2 法拉第电容器储能机理15-17
• 1.3 超级电容器的性能17-18
• 1.4 电解液18-21
• 1.5 隔膜21
• 1.6 炭基电极材料21-24
• 1.6.1 活性炭21-23
• 1.6.2 模板炭23-24
• 1.7 课题的提出、目的和意义24-25
• 1.8 主要研究内容25-28
• 2 实验方案28-38
• 2.1 实验原料及仪器设备28-29
• 2.2 制备工艺29-31
• 2.2.1 技术路线29-30
• 2.2.2 层次孔炭的制备30-31
• 2.3 层次孔炭材料的表征方法31-32
• 2.4 电极材料的制备32
• 2.5 超级电容器的组装32-33
• 2.6 超级电容器电化学性能测试方法33-36
• 2.6.1 恒流充放电测试33-34
• 2.6.2 循环伏安测试34
• 2.6.3 交流阻抗34-35
• 2.6.4 漏电流测试35-36
• 2.6.5 自放电测试36
• 2.7 本章小结36-38
• 3 腐植酸基层次孔炭的制备与微观结构表征38-50
• 3.1 引言38-39
• 3.2 层次孔炭的制备39-41
• 3.3 SX腐植酸基层次孔炭的孔结构41-44
• 3.4 NM腐植酸基层次孔炭的孔结构44-45
• 3.5 层次孔形成机理45-48
• 3.6 本章小结48-50
• 4 腐植酸基层次孔炭电极材料的电化学性能50-62
• 4.1 引言50
• 4.2 SX腐植酸基层次孔炭的电化学性能50-57
• 4.2.1 KOH电解液体系50-54
• 4.2.2 Et_4NBF_4/PC电解液体系54-57
• 4.3 NM腐植酸基层次孔炭的电化学性能57-60
• 4.3.1 KOH电解液体系57-58
• 4.3.2 Et_4NBF_4/PC电解液体系58-60
• 4.4 本章小结60-62
• 5 层次孔炭/MnO_2复合材料的制备及其电化学性能62-80
• 5.1 引言62
• 5.2 层次孔炭/MnO_2复合材料的制备62-63
• 5.3 XRD、红外、TEM测试分析63-66
• 5.4 孔结构分析66-67
• 5.5 电化学性能分析67-78
• 5.5.1 KOH电解液体系67-72
• 5.5.2 Et_4NBF_4/PC电解液体系72-75
• 5.5.3 H_2SO_4电解液体系75-78
• 5.6 本章小结78-80
• 6 结论80-81
• 本文的创新点81-82
• 参考文献82-88
• 作者简介88-90
• 学位论文数据集90

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本文编号：693187