生物質(zhì)材料作為可持續(xù)碳源,因其來源廣、廉價、綠色等優(yōu)點(diǎn)受到研究者的青睞。電極材料是超級電容器的主體部分,決定著它的電化學(xué)性能。生物質(zhì)炭材料因其可調(diào)控的孔隙結(jié)構(gòu)以及豐富的雜原子種類被應(yīng)用到儲能領(lǐng)域。本文以生物質(zhì)為原料,制備出高比表面積的氮、氧共摻雜多孔炭材料。以槐樹葉為碳源,采用高溫炭化、水熱炭化兩種炭化方法對原料進(jìn)行處理,然后進(jìn)行NaOH活化,通過改變活化劑與炭前驅(qū)體的比例制備得到高比表面積的氮、氧共摻雜電容炭。測試發(fā)現(xiàn)水熱法可以更好地保留原料的骨架結(jié)構(gòu),形成獨(dú)特的大孔結(jié)構(gòu),經(jīng)過活化制備得到分級孔炭;相比于炭化活化制備出的微孔結(jié)構(gòu),分級孔結(jié)構(gòu)更有益于材料的倍率性能以及在電解液的浸潤性,制備的電極材料表現(xiàn)出較高的比容量和較好的倍率性能。經(jīng)過水熱法制備得到的炭材料比表面積最高為2061 m2 g-1,氮、氧含量最高分別為3.36 at%和10.71 at%。在活化劑與炭前驅(qū)體的質(zhì)量比為3:1制備的炭材料在6 mol L-1 KOH電解液中的比容量為316 F g-1,電流密度增加300倍到30 A g-1時比容量依然有239 F g-1,容量保持率為75.6%。以桑樹葉作為碳源,通過水熱法... 

【文章來源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：100 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２雙電層超級電容器工作原理??－

雙電層電容器基于Ｓｔｅｍ模型進(jìn)行充放電循環(huán)Ｗ，這與普通的物理電容器有很大??區(qū)別。雙電層電容器的能量存儲與釋放主要是依靠電極與電解質(zhì)界面處電荷快速脫??吸附行為所形成的雙電層結(jié)構(gòu)，其工作原理如圖１所示［３］。將電極材料浸泡于電解??液中，再向電極施加一定的電壓，當(dāng)電壓不足以讓電解液分解時，電極材料與電解??液的接觸面上就出現(xiàn)了電荷與離子定向排列的現(xiàn)象。根據(jù)靜電場理論，正極因?yàn)閹??正電荷從而吸附電解液中帶負(fù)電荷的離子，相反，負(fù)極則吸附電解液中帶正電荷的??離子，這種正、負(fù)電荷因?yàn)橐?guī)整排列在兩個不同相接觸面間所形成的規(guī)整電荷層即??為雙電層電容［５］。充電時，電子由正極轉(zhuǎn)移到負(fù)極，相對應(yīng)的電解液中的正、負(fù)離??子也移動到兩側(cè)的電極材料與電解液的接觸面處，進(jìn)行能量的儲存；放電時，將電??容器接到負(fù)載上，電子從負(fù)極轉(zhuǎn)移到正極，而處于接觸面的正、負(fù)離子也被重新釋??放

在高純氮?dú)猓ǎ玻埃?ｍＬ?ｍｉｉｆ１）保護(hù)下，以１０５０?°Ｃ，保溫１?ｈ，自然降溫至室溫后，利用去離子水入干燥烘箱中以１１０?°Ｃ干燥２４?ｈ，得到的生物質(zhì)炭材別命名為?ＨＳＹ－Ｈ－１、ＨＳＹ－Ｈ－２?和?ＨＳＹ－Ｈ－３。??的結(jié)構(gòu)表征及電容性能??槐樹葉炭的結(jié)構(gòu)表征及電容性能??化槐樹葉炭的比表面積與孔徑分布分析??化活化槐樹葉炭的微觀孔隙結(jié)構(gòu)和參數(shù)，我們采用ＡＳ儀對ＨＳＹ－Ｃ－ｎ系列樣品進(jìn)行測試。??１５００???

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]超級電容器炭電極材料的研究[J]. 徐斌,張浩,曹高萍,張文峰,楊裕生.  化學(xué)進(jìn)展. 2011(Z1)
[2]超級電容器:性能優(yōu)越的儲能器件[J]. 周強(qiáng),王金全,楊波.  電氣技術(shù). 2006(06)
[3]交通污染對城市土壤和植物的影響[J]. 康玲芬,李鋒瑞,張愛勝,談建安,楊發(fā)旺,黑文龍,劉江斌.  環(huán)境科學(xué). 2006(03)

博士論文
[1]瀝青基超級電容器炭電極材料的制備及電化學(xué)性質(zhì)研究[D]. 鐘存貴.太原理工大學(xué) 2015
[2]新型能源材料—電化學(xué)電容器與鋰離子電池電極材料的研究[D]. 梁彥瑜.蘭州大學(xué) 2006



本文編號：3497959