原位制備石墨化多孔炭/鎳復(fù)合材料及電化學(xué)性能研究
發(fā)布時(shí)間:2021-11-03 20:45
隨著高科技領(lǐng)域的迅速發(fā)展,傳統(tǒng)的活性炭已經(jīng)不能滿足對(duì)電子器件高能量密度和高功率密度的需求,開發(fā)新的炭基材料已經(jīng)成為發(fā)展趨勢(shì)。由于石墨化炭和金屬的復(fù)合材料優(yōu)異的功能特性,在能量貯存和轉(zhuǎn)化過程中已經(jīng)顯示出巨大的應(yīng)用前景。本論文以堿木質(zhì)素為碳源,首先制備出具有發(fā)達(dá)孔隙結(jié)構(gòu)的球形前驅(qū)體,經(jīng)過炭化、活化制備出具有多級(jí)孔道結(jié)構(gòu)的木質(zhì)素活性炭(LAC)。再以LAC負(fù)載乙酸鎳(Ni Ac)為體系,采用原位鎳催化炭石墨化制備炭/鎳(C/Ni)復(fù)合材料,系統(tǒng)研究了鎳催化炭的石墨化過程及對(duì)電化學(xué)性能的影響,取得的主要研究成果如下:(1)系統(tǒng)研究了負(fù)載鎳催化劑用量、熱處理溫度和時(shí)間等反應(yīng)條件對(duì)石墨化程度的影響,篩選出在LAC/Ni Ac質(zhì)量比為1:1.5,熱處理溫度1000 oC,熱處理時(shí)間1.5 h,炭石墨化程度最好,R值(ID/IG)為0.831,電阻率為0.174Ω/cm。(2)系統(tǒng)研究了各種因素對(duì)C/Ni復(fù)合材料的電化學(xué)性能的影響,當(dāng)LAC/Ni Ac質(zhì)量比為1:1.5,熱處理溫度850 oC,熱處理時(shí)間1.5 h,C/Ni復(fù)合材料的比電容值最高達(dá)到261.4 F/g,比相同條件下不加催化劑時(shí)的比電容...
【文章來源】:吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:65 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第一章 緒論
1.1 生物質(zhì)的介紹
1.1.1 生物質(zhì)的概念
1.1.2 生物質(zhì)的利用和發(fā)展現(xiàn)狀
1.2 生物質(zhì)炭材料和制備
1.2.1 生物質(zhì)炭
1.2.2 炭材料的炭化
1.2.3 炭材料的活化
1.3 炭材料的石墨化
1.3.1 石墨化的方法
1.3.2 炭材料的催化石墨化
1.4 生物質(zhì)炭材料在電容器中的研究
1.5 本論文的研究意義和內(nèi)容
第二章 木質(zhì)素炭/鎳復(fù)合材料催化石墨化的研究
2.1 引言
2.2 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器
2.3 實(shí)驗(yàn)步驟
2.3.1 木質(zhì)素的炭化
2.3.2 木質(zhì)素活性炭(LAC)的制備
2.3.3 C/Ni復(fù)合材料的制備
2.4 結(jié)果與討論
2.4.1 木質(zhì)素基活性炭的產(chǎn)率
2.4.2 碳材料的形貌分析
2.4.3 熱處理溫度對(duì)LAC樣品石墨化度的影響
2.4.4 催化劑用量對(duì)炭材料石墨化度的影響
2.4.5 熱處理時(shí)間對(duì)炭材料石墨化度的影響
2.5 本章小結(jié)
第三章 木質(zhì)素炭/鎳復(fù)合材料電化學(xué)性能的研究
3.1 引言
3.2 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器
3.3 實(shí)驗(yàn)步驟
3.3.1 木質(zhì)素的炭化
3.3.2 木質(zhì)素活性炭(LAC)的制備
3.3.3 C/Ni復(fù)合材料的制備
3.3.4 工作電極的制備
3.4 測(cè)試方法
3.4.1 電化學(xué)性能的測(cè)試方法
3.4.2 比表面積、孔容積和孔分布的測(cè)試方法
3.4.3 電阻率的測(cè)試方法
3.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
3.5.1 原料木質(zhì)素?zé)嶂胤治鰷y(cè)試
3.5.2 材料的形貌分析
3.5.3 熱處理溫度對(duì)LAC性能的影響
3.5.4 催化劑用量對(duì)炭材料性能的影響
3.5.5 熱處理時(shí)間對(duì)C/Ni復(fù)合材料電容性質(zhì)的影響
3.7 本章小結(jié)
第四章 結(jié)論與展望
4.1 結(jié)論
4.2 展望
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)介及碩士期間取得的科研成果
致謝
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]EDLC電容和電極活性炭孔型及其表面積之間的關(guān)系(英文)[J]. 王立紅,豊田昌宏,稲垣道夫. 新型炭材料. 2008(02)
[2]碳纖維催化石墨化的研究概況[J]. 楊海瑞,劉曉榮,楊俊和,潘嘉祺. 上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2007(01)
[3]石墨化熱處理對(duì)碳/碳復(fù)合材料激光拉曼特性的影響[J]. 黃斌,鄧海金,李明,李軍紅,李東生. 材料熱處理學(xué)報(bào). 2005(06)
[4]碳纖維高溫?zé)崽幚砑夹g(shù)進(jìn)展[J]. 李東風(fēng),王浩靜,賀福,王心葵. 化工進(jìn)展. 2004(08)
[5]熱處理溫度對(duì)炭/炭復(fù)合材料性能的影響[J]. 于澍,劉根山,李溪濱,浦繼強(qiáng),浦保健. 中南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2003(05)
[6]電化學(xué)電容器碳基電極材料研究進(jìn)展[J]. 趙淑紅,吳鋒,蘇岳鋒. 材料導(dǎo)報(bào). 2003(04)
[7]木質(zhì)素的化學(xué)結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用[J]. 陶用珍,管映亭. 纖維素科學(xué)與技術(shù). 2003(01)
[8]超級(jí)電容器用多孔碳材料的研究進(jìn)展[J]. 田艷紅,付旭濤,吳伯榮. 電源技術(shù). 2002(06)
[9]電子導(dǎo)電聚合物在電化學(xué)電容器中的應(yīng)用[J]. 唐致遠(yuǎn),徐國(guó)祥. 化工進(jìn)展. 2002(09)
[10]生物質(zhì)能源應(yīng)用研究現(xiàn)狀與發(fā)展前景[J]. 蔣劍春. 林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè). 2002(02)
博士論文
[1]木質(zhì)素解聚新工藝及機(jī)理研究[D]. 葉躍元.華南理工大學(xué) 2012
碩士論文
[1]吸附過程中的多元平衡與動(dòng)力學(xué)研究[D]. 樊建新.山東師范大學(xué) 2010
[2]殼聚糖改性及其對(duì)重金屬離子的吸附性能研究[D]. 呂康樂.蘭州大學(xué) 2009
[3]堿木質(zhì)素殼聚糖復(fù)合膜的制備及其性能表征[D]. 李珊珊.東北林業(yè)大學(xué) 2008
本文編號(hào):3474323
【文章來源】:吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:65 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第一章 緒論
1.1 生物質(zhì)的介紹
1.1.1 生物質(zhì)的概念
1.1.2 生物質(zhì)的利用和發(fā)展現(xiàn)狀
1.2 生物質(zhì)炭材料和制備
1.2.1 生物質(zhì)炭
1.2.2 炭材料的炭化
1.2.3 炭材料的活化
1.3 炭材料的石墨化
1.3.1 石墨化的方法
1.3.2 炭材料的催化石墨化
1.4 生物質(zhì)炭材料在電容器中的研究
1.5 本論文的研究意義和內(nèi)容
第二章 木質(zhì)素炭/鎳復(fù)合材料催化石墨化的研究
2.1 引言
2.2 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器
2.3 實(shí)驗(yàn)步驟
2.3.1 木質(zhì)素的炭化
2.3.2 木質(zhì)素活性炭(LAC)的制備
2.3.3 C/Ni復(fù)合材料的制備
2.4 結(jié)果與討論
2.4.1 木質(zhì)素基活性炭的產(chǎn)率
2.4.2 碳材料的形貌分析
2.4.3 熱處理溫度對(duì)LAC樣品石墨化度的影響
2.4.4 催化劑用量對(duì)炭材料石墨化度的影響
2.4.5 熱處理時(shí)間對(duì)炭材料石墨化度的影響
2.5 本章小結(jié)
第三章 木質(zhì)素炭/鎳復(fù)合材料電化學(xué)性能的研究
3.1 引言
3.2 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器
3.3 實(shí)驗(yàn)步驟
3.3.1 木質(zhì)素的炭化
3.3.2 木質(zhì)素活性炭(LAC)的制備
3.3.3 C/Ni復(fù)合材料的制備
3.3.4 工作電極的制備
3.4 測(cè)試方法
3.4.1 電化學(xué)性能的測(cè)試方法
3.4.2 比表面積、孔容積和孔分布的測(cè)試方法
3.4.3 電阻率的測(cè)試方法
3.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
3.5.1 原料木質(zhì)素?zé)嶂胤治鰷y(cè)試
3.5.2 材料的形貌分析
3.5.3 熱處理溫度對(duì)LAC性能的影響
3.5.4 催化劑用量對(duì)炭材料性能的影響
3.5.5 熱處理時(shí)間對(duì)C/Ni復(fù)合材料電容性質(zhì)的影響
3.7 本章小結(jié)
第四章 結(jié)論與展望
4.1 結(jié)論
4.2 展望
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)介及碩士期間取得的科研成果
致謝
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]EDLC電容和電極活性炭孔型及其表面積之間的關(guān)系(英文)[J]. 王立紅,豊田昌宏,稲垣道夫. 新型炭材料. 2008(02)
[2]碳纖維催化石墨化的研究概況[J]. 楊海瑞,劉曉榮,楊俊和,潘嘉祺. 上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2007(01)
[3]石墨化熱處理對(duì)碳/碳復(fù)合材料激光拉曼特性的影響[J]. 黃斌,鄧海金,李明,李軍紅,李東生. 材料熱處理學(xué)報(bào). 2005(06)
[4]碳纖維高溫?zé)崽幚砑夹g(shù)進(jìn)展[J]. 李東風(fēng),王浩靜,賀福,王心葵. 化工進(jìn)展. 2004(08)
[5]熱處理溫度對(duì)炭/炭復(fù)合材料性能的影響[J]. 于澍,劉根山,李溪濱,浦繼強(qiáng),浦保健. 中南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2003(05)
[6]電化學(xué)電容器碳基電極材料研究進(jìn)展[J]. 趙淑紅,吳鋒,蘇岳鋒. 材料導(dǎo)報(bào). 2003(04)
[7]木質(zhì)素的化學(xué)結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用[J]. 陶用珍,管映亭. 纖維素科學(xué)與技術(shù). 2003(01)
[8]超級(jí)電容器用多孔碳材料的研究進(jìn)展[J]. 田艷紅,付旭濤,吳伯榮. 電源技術(shù). 2002(06)
[9]電子導(dǎo)電聚合物在電化學(xué)電容器中的應(yīng)用[J]. 唐致遠(yuǎn),徐國(guó)祥. 化工進(jìn)展. 2002(09)
[10]生物質(zhì)能源應(yīng)用研究現(xiàn)狀與發(fā)展前景[J]. 蔣劍春. 林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè). 2002(02)
博士論文
[1]木質(zhì)素解聚新工藝及機(jī)理研究[D]. 葉躍元.華南理工大學(xué) 2012
碩士論文
[1]吸附過程中的多元平衡與動(dòng)力學(xué)研究[D]. 樊建新.山東師范大學(xué) 2010
[2]殼聚糖改性及其對(duì)重金屬離子的吸附性能研究[D]. 呂康樂.蘭州大學(xué) 2009
[3]堿木質(zhì)素殼聚糖復(fù)合膜的制備及其性能表征[D]. 李珊珊.東北林業(yè)大學(xué) 2008
本文編號(hào):3474323
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