本文關(guān)鍵詞：殼聚糖碳@Co基電極材料的制備及其超級電容性能研究

  更多相關(guān)文章： 殼聚糖 活性碳 Co 超級電容器

【摘要】：超級電容器電容大,能量密度高,充電快壽命長,在作為儲能原件和滿足大功率輸出方面具有特殊的優(yōu)勢�；钚蕴疾牧显县S富,易于合成,環(huán)境友好是目前商業(yè)化最成功的超級電容器電極材料。然而,傳統(tǒng)的活性碳材料串聯(lián)電阻大,不適用于大電流充放電;比表面積高,但是孔徑分布不均勻,存在大量的微孔,電解液難以進(jìn)入內(nèi)部,實(shí)際利用率小,容量只能達(dá)到理論值的10%~20%。有研究表明氮元素?fù)诫s有利于提高碳材料的電化學(xué)性能,因此本文以食品加工產(chǎn)生的副產(chǎn)物殼聚糖為原料,在氮?dú)鈼l件下,不同溫度(700℃、800℃、900℃)碳化,制備一種摻雜氮元素的殼聚糖多孔碳。實(shí)驗(yàn)表明800℃碳化制備的殼聚糖碳在2mol/L的KOH電解液中,循環(huán)伏安掃描速度為1mV/s時(shí),首次循環(huán)比電容最高為64.42 F/g,經(jīng)過20次循環(huán)電容保持在97.49%,表現(xiàn)出良好的循環(huán)性能。制備碳基復(fù)合材料也是改善材料電化學(xué)性能的有效手段。文中利用殼聚糖分子鏈上存在的大量羥基和氨基,及其對金屬離子的配位作用,制備出殼聚糖@硝酸鈷干凝膠,干凝膠惰性氣體下一步完成碳化還原反應(yīng),合成殼聚糖碳@Co基復(fù)合電極材料。材料的高溫制備條件,使鈷單質(zhì)主要以立方型晶型存在于復(fù)合材料中。XRD和拉曼曲線分析發(fā)現(xiàn)硝酸鈷的參加會使得復(fù)合材料中的碳朝著不定型方向發(fā)展。比表面積與孔徑分析表明一定量的硝酸鈷參加,可以改善復(fù)合材料的孔結(jié)構(gòu),增大比表面積,提高材料的比電容。當(dāng)硝酸鈷的參量為10%時(shí),制備的復(fù)合材料比表面積達(dá)到194.37m2/g,循環(huán)伏安分析,在2mol/L的KOH為電解液,1mV/s掃描速度下,首次循環(huán)比電容102.29 F/g,經(jīng)過20次循環(huán)后電容保持在97.75%。為進(jìn)一步提高復(fù)合材料的比電容,文中以自制的殼聚糖碳為基體,在溶液中低溫條件下用NaBH4還原CoCl2,將具有不定型結(jié)構(gòu)的鈷單質(zhì)均勻負(fù)載到殼聚糖碳基體上,采用兩步法制備殼聚糖碳@Co復(fù)合電極材料。鈷單質(zhì)主要以不定型形式存在,這樣更有利于電極反應(yīng)的發(fā)生與深入。循環(huán)伏安分析表面,低溫條件下制備的復(fù)合材料,表現(xiàn)出鈷單質(zhì)的法拉第贗電容特性,比電容也有所提高。以2mol/L的KOH溶液為電解液,循環(huán)伏安掃描速度1mV/s,首次循環(huán)比容量達(dá)到124.45 F/g,經(jīng)過20的循環(huán)電容保持在98.50%。
【關(guān)鍵詞】：殼聚糖 活性碳 Co 超級電容器
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB33;TM53
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-21
• 1.1 前言9
• 1.2 超級電容器9-12
• 1.2.1 超級電容器簡介9-10
• 1.2.2 超級電容器的分類10
• 1.2.3 超級電容器的儲能機(jī)理10-11
• 1.2.4 超級電容器的應(yīng)用11-12
• 1.3 超級電容器電極材料12-18
• 1.3.1 碳材料12-16
• 1.3.2 過渡金屬氧化物16-17
• 1.3.3 高分子導(dǎo)電聚合物17-18
• 1.4 選題依據(jù)及主要研究內(nèi)容18-21
• 1.4.1 殼聚糖簡介18-19
• 1.4.2 選題依據(jù)和研究內(nèi)容19-21
• 第二章 實(shí)驗(yàn)儀器及實(shí)驗(yàn)方法21-26
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器21-22
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑21
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器21-22
• 2.2 形貌及結(jié)構(gòu)表征22-23
• 2.2.1 X-射線衍射22
• 2.2.2 拉曼光譜分析22
• 2.2.3 掃描電子顯微鏡22-23
• 2.2.4 比表面積及孔徑分析23
• 2.3 材料電化學(xué)性能表征23-26
• 2.3.1 電極片制備23
• 2.3.2 循環(huán)伏安曲線分析23-24
• 2.3.4 電容性能分析24-26
• 第三章 殼聚糖多孔碳電極材料26-35
• 3.1 概述26
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分26-27
• 3.2.1 樣品制備26-27
• 3.2.2 結(jié)構(gòu)及形貌表征27
• 3.2.3 電化學(xué)性能測試27
• 3.3 結(jié)果與討論27-34
• 3.3.1 XRD分析27-28
• 3.3.2 拉曼光譜分析28-29
• 3.3.3 掃描電鏡分析29-30
• 3.3.4 比表面積及孔徑分析30-31
• 3.3.5 電化學(xué)性能分析31-34
• 3.4 小結(jié)34-35
• 第四章 一步法制備殼聚糖碳@Co基復(fù)合電極材料35-47
• 4.1 概述35
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分35-36
• 4.2.1 樣品制備35-36
• 4.2.2 結(jié)構(gòu)及形貌表征36
• 4.2.3 電化學(xué)性能測試36
• 4.3 結(jié)果與討論36-45
• 4.3.1 XRD分析36-38
• 4.3.2 拉曼光譜分析38-39
• 4.3.3 掃描電鏡分析39-40
• 4.3.4 比表面積及孔徑分析40-42
• 4.3.5 電化學(xué)性能分析42-45
• 4.4 小結(jié)45-47
• 第五章 兩步法制備殼聚糖碳@Co復(fù)合電極材料47-54
• 5.1 概述47
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分47-48
• 5.2.1 樣品制備47
• 5.2.2 結(jié)構(gòu)及形貌表征47-48
• 5.2.3 電化學(xué)性能測試48
• 5.3 結(jié)果與討論48-53
• 5.3.1XRD分析48-49
• 5.3.2 掃描電鏡分析49-50
• 5.3.3 比表面積及孔徑分析50-51
• 5.3.4 電化學(xué)性能分析51-53
• 5.4 小結(jié)53-54
• 第六章 結(jié)論與展望54-56
• 6.1 結(jié)論54-55
• 6.2 展望55-56
• 致謝56-57
• 參考文獻(xiàn)57-62
• 在校期間發(fā)表的論文專著及取得的科研成果62

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 楊紅霞;許群;;超臨界二氧化碳協(xié)助制備多組分復(fù)合材料及在超級電容器方面的應(yīng)用[J];科學(xué)通報(bào);2015年26期

2 李娜;韓一明;許建雄;許利劍;杜晶晶;;有序介孔碳材料的表面改性及電化學(xué)性能研究[J];功能材料;2015年S1期

3 曹衛(wèi)國;高偉;彭于懷;駱艷華;潘峰;;惰性鹽輔助合成介孔石墨化碳片及其電容性能[J];無機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào);2014年08期

4 李瑩;張壽春;呂春祥;;富氮多孔碳纖維的制備及其在超級電容器中的應(yīng)用[J];化學(xué)工業(yè)與工程;2014年03期

5 Daniel Jewell;George Z. Chen;;Carbon nanotube and conducting polymer composites for supercapacitors[J];Progress in Natural Science;2008年07期

，

本文編號：1094832