本文關(guān)鍵詞：油菜殼碳納米結(jié)構(gòu)調(diào)控及其電化學(xué)性能研究　出處：《陜西科技大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：發(fā)展生物資源利用技術(shù),以可再生的生物質(zhì)資源替代不可再生的化石燃料資源生產(chǎn)熱量和化學(xué)產(chǎn)品是節(jié)約能源和改善環(huán)境的有效方式�？稍偕纳镔|(zhì)具有資源豐富,經(jīng)濟環(huán)保的特點,受到大家的關(guān)注。生物質(zhì)的高含碳量,獨特三維結(jié)構(gòu)以及可再生的特點,用來制備生物碳材料作為鋰離子電池的負(fù)電極成為研究熱點。即使鋰離子電池的技術(shù)已經(jīng)比較成熟,仍然存在著安全性,壽命,低溫性能差以及成本高等問題。鈉離子和鋰離子相似的化學(xué)性質(zhì),使鈉離子完全有可能構(gòu)造一種類似于鋰離子電池的二次電池,因為鈉資源豐富、成本低、比能量高、安全性能好而受到研究者越來越多的注意,但是負(fù)極材料是鈉離子電池開發(fā)的難點。在此背景下,本論文主要研究了以油菜殼生物質(zhì)為原料,采用水熱碳化-熱解、一步熱解控制碳材料的結(jié)構(gòu),制備碳納米材料,研究材料的電化學(xué)性能。主要研究內(nèi)容如下:以不同酸(H_3PO_4,H_2SO_4,HCl,HNO3)為溶劑,通過水熱碳化-熱解兩步法制備出球狀,顆粒自組裝的片狀,含有顆粒的片狀結(jié)構(gòu)碳材料。以硝酸為溶劑制備的含有顆粒的片狀結(jié)構(gòu)碳材料具有較好的電化學(xué)性能,通過對酸濃度和熱解溫度進(jìn)一步調(diào)控,研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)原料在10 wt%濃度的硝酸溶液中180℃水熱24 h,經(jīng)700℃熱解得到的含有納米顆粒的多孔納米片,具有最優(yōu)的電化學(xué)性能。(100 mA g~(-1)電流密度循環(huán)200圈后比容量維持在143 mAh g~(-1))以堿性氫氧化物(KOH)為活化劑,水熱碳化-熱解兩步法制備出片狀多孔的生物碳電極材料。生物碳納米材料對水熱時間和水熱溫度均比較敏感,水熱時間延長,產(chǎn)物石墨化程度提高,片狀表面褶皺增多。水熱溫度從120℃上升到170℃,片狀產(chǎn)物的表面的褶皺逐漸變得光滑。油菜殼生物質(zhì)170℃水熱碳化12 h得到的疏松堆積具有一定石墨化程度的片狀結(jié)構(gòu)產(chǎn)物具有較好的電化學(xué)性能(400圈后容量維持在139.8 mAh g~(-1))和優(yōu)異的倍率性能(500 mA g~(-1)電流密度下比容量維持在120.4 mAh g~(-1))。以KOH為活化劑,惰性氣氛下研究一步堿活化制備多孔網(wǎng)狀碳電極材料的研究中發(fā)現(xiàn),熱解溫度升高,碳材料的形貌由最初的片狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槿S的骨架碳,溫度進(jìn)一步升高至1000℃,出現(xiàn)了表面長有納米薄片的碳骨架。這種納米級薄片的存在的碳骨架作為鋰離子電池負(fù)極,其電化學(xué)性能為458 mAh g~(-1),對鈉離子電池的電化學(xué)性能卻沒有明顯改善,100 mA g~(-1)電流密度下的比容量僅有77.3 mAh g~(-1)。
[Abstract]:In this paper , we have studied the chemical properties of carbon materials , such as high carbon content , low cost , poor low temperature performance and high cost . The porous carbon electrode material was prepared by using KOH as activating agent and hydrothermal carbonization - pyrolysis . The results showed that the temperature of the carbon material increased from 120 鈩，

本文編號：1379264