本文關(guān)鍵詞：廢棄人造板基含氮復合電極材料電性能研究

  更多相關(guān)文章： 廢棄人造板 超級電容器 活性炭 石墨烯

【摘要】：超級電容器是一種具有較大比功率密度的電化學儲能裝置,它是目前填補蓄電池和傳統(tǒng)電容器之間空白的重要器件,在新能源相關(guān)領(lǐng)域有很大的發(fā)展前景。而活性炭是已經(jīng)商業(yè)化的用于超級電容器的重要的電極材料。隨著超級電容器的日益發(fā)展,可通過對活性炭電極材料的多孔結(jié)構(gòu)調(diào)控和表面化學調(diào)控來改善其電化學性能,為了進一步發(fā)展高性能超級電容器電極,本文研究了基于廢棄人造板的高性能炭電極的制備工藝和改性方法,并深入探究了樣品基本性質(zhì)與其電化學性能之間的關(guān)系。以廢棄刨花板為原料,KOH為活化劑在不同活化溫度和活化劑用量的條件下制得一系列不同制備條件的含氮活性炭。其中,在堿炭比為3,活化溫度為800℃下制得的活性炭樣品比表面積(1204m2/g)和氮含量(2.07wt.%)較為均衡,表現(xiàn)出最高的質(zhì)量比電容,在電流密度0.05 A/g下測得的比電容量為181 F/g,這主要歸因于雙電層電容和法拉第贗電容的協(xié)同作用。另外,氧、氮共摻雜活性炭是用磷酸對上述廢棄人造板基含氮活性炭做了進一步的改性處理,經(jīng)4 M H3PO4處理的樣品比表面積(1360 m2/g)雖然比經(jīng)2 M H3PO4處理的樣品比表面積(1433 m2/g)小,但其具有更大的質(zhì)量比電容(235 F/g)。因為表面化學特性尤其是含氧、含氮官能團對改善電容性能和電解質(zhì)離子對孔隙的利用率極為重要。最后,多孔活性炭-石墨烯復合物是由氧化石墨烯和炭化物的混合物在KOH活化作用中經(jīng)800℃高溫熱解所得。氧化石墨烯與炭化物的質(zhì)量比、KOH的用量對復合物的基本性質(zhì)和電化學性能都產(chǎn)生很大的影響,結(jié)果表明當炭化物與氧化石墨烯用量比為4,KOH與炭化物、氧化石墨烯質(zhì)量之和比為4時制得的活性炭-石墨烯復合物具有最佳的電化學性能,以此作為對稱超級電容器電極,在7 M KOH電解液中,電流密度0.05 A/g下測得的比電容量為213 F/g。
【關(guān)鍵詞】：廢棄人造板 超級電容器 活性炭 石墨烯
【學位授予單位】：北京林業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB33;TM53
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 1. 緒論9-25
• 1.1 引言9-10
• 1.2 廢棄木質(zhì)資源的利用現(xiàn)狀10-11
• 1.2.1 我國廢棄木質(zhì)資源的現(xiàn)狀10
• 1.2.2 國內(nèi)外廢棄木質(zhì)資源的利用進展10-11
• 1.3 超級電容器11-13
• 1.3.1 超級電容器的工作原理11-12
• 1.3.2 超級電容器的分類12-13
• 1.4 超級電容器電極材料的研究進展13-15
• 1.4.1 炭材料13-14
• 1.4.2 金屬氧化物14
• 1.4.3 導電聚合物14-15
• 1.5 活性炭15-19
• 1.5.1 活性炭的制備原料15-16
• 1.5.2 活性炭的制備方法16-17
• 1.5.3 活性炭用作超級電容器電極材料的研究進展17-18
• 1.5.4 活性炭摻雜氮、氧的方法及意義18-19
• 1.6 石墨烯19-22
• 1.6.1 石墨烯的制備方法20-21
• 1.6.2 石墨烯作為超級電容器電極材料的研究進展21-22
• 1.7 本課題的研究內(nèi)容及意義22-25
• 1.7.1 研究意義22-23
• 1.7.2 研究內(nèi)容23-25
• 2. 實驗內(nèi)容與表征方法25-33
• 2.1 實驗材料與儀器設(shè)備25-27
• 2.1.1 實驗原料25
• 2.1.2 組裝電容器所用材料25
• 2.1.3 制備石墨烯所用材料25-26
• 2.1.4 其他實驗試劑26
• 2.1.5 主要儀器設(shè)備26-27
• 2.2 活性炭的制備27
• 2.2.1 工藝流程27
• 2.2.2 廢棄人造板基活性炭的制備27
• 2.3 活性炭性質(zhì)的測試與表征27-29
• 2.3.1 元素分析27-28
• 2.3.2 X-射線光電子能譜分析28
• 2.3.3 比表面積和孔徑分布曲線分析28
• 2.3.4 掃描電鏡表面形態(tài)分析28
• 2.3.5 X-射線衍射分析28-29
• 2.3.6 拉曼光譜分析29
• 2.4 活性炭電極制備及電容器組裝29-30
• 2.4.1 活性炭電極制備29
• 2.4.2 超級電容器裝配29-30
• 2.5 電容器電極電化學性能測試30-33
• 2.5.1 恒流充放電測試30
• 2.5.2 循環(huán)伏安測試30-31
• 2.5.3 交流阻抗測試31-33
• 3. 廢棄人造板基活性炭電極材料的制備與電性能研究33-45
• 3.1 引言33
• 3.2 實驗內(nèi)容33-34
• 3.2.1 廢棄人造板基活性炭的制備33-34
• 3.2.2 廢棄人造板基活性炭電極的制備34
• 3.2.3 超級電容器裝配34
• 3.2.4 表征分析方法34
• 3.3 結(jié)果與討論34-44
• 3.3.1 多孔結(jié)構(gòu)表征34-36
• 3.3.2 表面化學分析36-38
• 3.3.3 電化學性能38-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 4. 氧、氮共摻雜活性炭電極材料的制備與電性能研究45-59
• 4.1 引言45
• 4.2 實驗內(nèi)容45-46
• 4.2.1 氧、氮共摻雜活性炭的制備45-46
• 4.2.2 氧、氮共摻雜活性炭電極的制備46
• 4.2.3 超級電容器裝配46
• 4.3 結(jié)果與討論46-57
• 4.3.1 微觀形貌與結(jié)構(gòu)表征46-49
• 4.3.2 表面化學分析49-53
• 4.3.3 電化學性能53-57
• 4.4 本章小結(jié)57-59
• 5. 活性炭-石墨烯復合電極材料的制備與電性能研究59-69
• 5.1 引言59
• 5.2 實驗內(nèi)容59-61
• 5.2.1 氧化石墨烯的制備59-60
• 5.2.2 活性炭-石墨烯復合材料的制備60
• 5.2.3 活性炭-石墨烯復合電極的制備60-61
• 5.2.4 超級電容器裝配61
• 5.3 結(jié)果與討論61-67
• 5.3.1 微觀形貌表征61-62
• 5.3.2 物化性質(zhì)表征62-64
• 5.3.3 電化學性能64-67
• 5.4 本章小結(jié)67-69
• 6. 結(jié)論、創(chuàng)新點及建議69-71
• 6.1 結(jié)論69
• 6.2 創(chuàng)新點69-70
• 6.3 建議70-71
• 參考文獻71-81
• 個人簡介81-83
• 導師簡介83-85
• 獲得成果目錄清單85-87
• 致謝87

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 許開卿;吳季懷;范樂慶;冷晴;鐘欣;蘭章;黃妙良;林建明;;水凝膠聚合物電解質(zhì)超級電容器研究進展[J];材料導報;2011年15期

2 梓文;;超高能超級電容器[J];兵器材料科學與工程;2013年04期

3 ;歐盟創(chuàng)新型大功率超級電容器問世[J];功能材料信息;2014年01期

4 周霞芳;;無污染 充電快 春節(jié)后有望面市 周國泰院士解密“超級電容器”[J];環(huán)境與生活;2012年01期

5 江奇,瞿美臻,張伯蘭,于作龍;電化學超級電容器電極材料的研究進展[J];無機材料學報;2002年04期

6 朱修鋒,王君,景曉燕,張密林;超級電容器電極材料[J];化工新型材料;2002年04期

7 景茂祥,沈湘黔,沈裕軍,鄧春明,翟海軍;超級電容器氧化物電極材料的研究進展[J];礦冶工程;2003年02期

8 朱磊,吳伯榮,陳暉,劉明義,簡旭宇,李志強;超級電容器研究及其應用[J];稀有金屬;2003年03期

9 賀福;碳(炭)材料與超級電容器[J];高科技纖維與應用;2005年03期

10 鄧梅根,楊邦朝,胡永達;卷繞式活性炭纖維布超級電容器的研究[J];功能材料;2005年08期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 馬衍偉;張熊;余鵬;陳堯;;新型超級電容器納米電極材料的研究[A];2009中國功能材料科技與產(chǎn)業(yè)高層論壇論文集[C];2009年

2 張易寧;何騰云;;超級電容器電極材料的最新研究進展[A];第二十八屆全國化學與物理電源學術(shù)年會論文集[C];2009年

3 鐘輝;曾慶聰;吳丁財;符若文;;聚苯乙烯基層次孔碳的活化及其在超級電容器中的應用[A];中國化學會第15屆反應性高分子學術(shù)討論會論文摘要預印集[C];2010年

4 趙家昌;賴春艷;戴揚;解晶瑩;;扣式超級電容器組的研制[A];第十二屆中國固態(tài)離子學學術(shù)會議論文集[C];2004年

5 單既成;陳維英;;超級電容器與通信備用電源[A];通信電源新技術(shù)論壇——2008通信電源學術(shù)研討會論文集[C];2008年

6 王燕;吳英鵬;黃毅;馬延風;陳永勝;;單層石墨用作超級電容器的研究[A];2009年全國高分子學術(shù)論文報告會論文摘要集（上冊）[C];2009年

7 趙健偉;倪文彬;王登超;黃忠杰;;超級電容器電極材料的設(shè)計、制備及性質(zhì)研究[A];中國化學會第27屆學術(shù)年會第10分會場摘要集[C];2010年

8 張琦;鄭明森;董全峰;田昭武;;基于薄液層反應的新型超級電容器——多孔碳電極材料的影響[A];中國化學會第27屆學術(shù)年會第10分會場摘要集[C];2010年

9 馬衍偉;;新型超級電容器石墨烯電極材料的研究[A];第七屆中國功能材料及其應用學術(shù)會議論文集（第7分冊）[C];2010年

10 劉不厭;彭喬;孫s，

本文編號：1049061