發(fā)布時間：2021-11-13 18:20

　　煤瀝青和石油焦是化工工業(yè)生產(chǎn)過程中重要的不可再生的重質(zhì)碳源,不僅利用效率低,而且給環(huán)境帶來了嚴(yán)重的污染。通過對其進(jìn)行深加工和輕質(zhì)化來設(shè)計新穎性能獨特的儲能炭材料來提高資源利用率,從而提高其產(chǎn)品的附加值。石油焦的含碳量占80%以上,而煤瀝青是一種化學(xué)成分極其復(fù)雜、多變的混合物,其基本的組成單元為多環(huán)、稠環(huán)芳烴及其衍生物,含碳量高達(dá)90%以上,所以它們作為制備炭材料的碳源,不僅收率高、導(dǎo)電性好,而且電化學(xué)性能優(yōu)異。本文從煤瀝青和石油焦出發(fā)制備電化學(xué)儲能炭材料,具體研究內(nèi)容如下:（1）以石油焦為炭前驅(qū)體,K₂CO₃作為活化劑,利用炭化-活化一步法制備了一系列石油焦基多孔炭,探索了活化時間、升溫速率和預(yù)氧化處理對孔隙結(jié)構(gòu)的影響,當(dāng)用20wt%的H₂O₂預(yù)氧化時得到的材料的比表面積最大,可達(dá)1886 m² g^-1,總孔容為1.477 cm³ g^-1;在活化比例2:1、活化溫度800℃、活化時間2 h、升溫速率5℃min

【文章來源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
引言
1 文獻(xiàn)綜述
    1.1 超級電容器和鋰離子電池的概述
        1.1.1 超級電容器的簡介
        1.1.2 鋰離子電池的簡介
    1.2 炭材料在超級電容器中的應(yīng)用
        1.2.1 活性炭粉末
        1.2.2 碳納米管
        1.2.3 炭氣凝膠
        1.2.4 活性炭纖維
    1.3 超級電容器用炭材料的制備方法
        1.3.1 物理活化法
        1.3.2 化學(xué)活化法
        1.3.3 模板法
        1.3.4 煅燒金屬有機框架(MOFs)
        1.3.5 靜電紡絲法
    1.4 炭材料在鋰離子電池的應(yīng)用
        1.4.1 純炭材料用作鋰離子電池負(fù)極材料
        1.4.2 雜原子摻雜炭用作鋰離子電池負(fù)極材料
        1.4.3 炭復(fù)合物用作鋰離子電池負(fù)極材料
    1.5 本論文選題依據(jù)和研究內(nèi)容
        1.5.1 本論文選題依據(jù)
        1.5.2 本論文研究內(nèi)容
2 實驗總述
    2.1 實驗試劑和儀器設(shè)備
        2.1.1 實驗藥品
        2.1.2 儀器設(shè)備
    2.2 材料的表征技術(shù)
        2.2.1 透射電鏡顯微鏡(TEM)
        2.2.2 掃描透射電子顯微鏡(SEM)
        2.2.3 X射線衍射分析
        2.2.4 氮氣物理等溫吸附
        2.2.5 元素分析
        2.2.6 振實密度
    2.3 電化學(xué)測試
        2.3.1 電極片的制備過程
        2.3.2 電極測試體系
        2.3.3 循環(huán)伏安測試
        2.3.4 恒電流充放電測試
        2.3.5 交流阻抗測試
3 石油焦基多孔炭的制備及其超級電容器性能研究
    3.1 前言
    3.2 實驗部分
    3.3 結(jié)果討論
        3.3.1 活化時間對孔結(jié)構(gòu)及電化學(xué)性能的影響
        3.3.2 升溫速率對結(jié)構(gòu)和吸附性能的影響
        3.3.3 預(yù)氧化對結(jié)構(gòu)和吸附性能的影響
        3.3.4 水系三電極超級電容器性能測試
    3.4 本章小結(jié)
4 煤瀝青基多孔炭的制備及其超級電容器性能研究
    4.1 前言
    4.2 實驗部分
    4.3 結(jié)果討論
        4.3.1 活化比例對結(jié)構(gòu)和吸附性能的影響
        4.3.2 活化溫度對結(jié)構(gòu)和吸附性能的影響
        4.3.3 活化時間對結(jié)構(gòu)和吸附性能的影響
        4.3.4 不同煤瀝青與碳源比例對結(jié)構(gòu)和吸附性能的影響
        4.3.5 水系三電極超級電容器性能測試
    4.4 本章小結(jié)
5 石墨@煤瀝青的制備及其鋰離子電池性能研究
    5.1 前言
    5.2 實驗部分
    5.3 結(jié)果討論
        5.3.1 不同炭化溫度下石墨@煤瀝青的結(jié)構(gòu)表征
        5.3.2 不同炭化溫度下石墨@煤瀝青的電化學(xué)性能
        5.3.3 不同包覆量下石墨@煤瀝青的表征
        5.3.4 不同包覆量下石墨@煤瀝青的電化學(xué)性能
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]澳洲堅果殼活性炭對Cr（Ⅵ）的吸附性能[J]. 劉曉芳,劉滿紅,張曉梅,尹曉瓊.  云南民族大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2012(03)
[2]木糖用顆�；钚蕴棵撋に嚄l件的研究[J]. 王成福,趙光輝,馬文輝,賀東海,劉曉娟.  應(yīng)用化工. 2005(04)
[3]水蒸汽活化工藝對石油焦基活性炭性能的影響[J]. 杜亞平,高晉生,張德祥,毛清龍.  炭素技術(shù). 2003(01)
[4]碳/碳復(fù)合材料用基體瀝青的改性研究[J]. 李鐵虎,楊崢,鄭修麟.  高技術(shù)通訊. 1993 (09)

博士論文
[1]炭包覆高容量負(fù)極材料的設(shè)計合成及性能研究[D]. 程菲.大連理工大學(xué) 2017
[2]碳基納米雜化復(fù)合物的制備及儲電性能研究[D]. 季紅梅.南京大學(xué) 2016
[3]炭修飾鋰離子電池負(fù)極材料的設(shè)計及性能研究[D]. 韓飛.大連理工大學(xué) 2014
[4]磷酸法自成型木質(zhì)顆�；钚蕴康闹苽溥^程與機理研究[D]. 林冠烽.中國林業(yè)科學(xué)研究院 2013
[5]電化學(xué)超級電容器負(fù)極材料Li4Ti5O12的研究[D]. 程亮.復(fù)旦大學(xué) 2008
[6]堿活化法制備石油焦基活性炭及活化機理研究[D]. 盧春蘭.大連理工大學(xué) 2007
[7]瀝青系多孔炭的結(jié)構(gòu)及其電化學(xué)性能的研究[D]. 郭春雨.天津大學(xué) 2007

碩士論文
[1]重質(zhì)炭源制備高附加值多孔炭用于超級電容器[D]. 邢超.大連理工大學(xué) 2015
[2]碳包覆Fe/Fe3O4納米復(fù)合材料的可控制備與應(yīng)用研究[D]. 吳珊.天津大學(xué) 2012
[3]氯化鋅活化法桐殼基活性炭的制備及表征[D]. 林云珠.福建師范大學(xué) 2007



本文編號：3493489