本文關鍵詞：碳材料形貌的控制及電化學的研究　出處：《河北科技大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： 微孔 介孔 氮摻雜 中空結(jié)構 電化學性能

【摘要】：近幾年來,隨著社會經(jīng)濟、科學技術的飛速發(fā)展以及人口的急劇增長,資源和能源的短缺的問題日漸突出。電化學超級電容器作為新的能源儲存裝置受到了人們廣泛地關注。電化學超級電容器常用的電極材料具有大的比表面積,如碳材料。因此,本論文從碳材料形貌的控制入手,分別制備出不同形貌的碳材料,并研究其在電化學超級電容器應用性能,來確定影響超級電容器的因素。本論文的主要研究內(nèi)容是:1)目前,活性炭材料由于具有較高的比表面積被廣泛應用于電容器,但是其存在大量的封閉微孔以及無序的孔連接,使得其比表面積利用率較低,因而對比電容的貢獻甚微。因此,本論文以脲醛樹脂為碳源和氮源,SBA-15為無機物前驅(qū)體,氯化鋅為造孔劑,通過浸漬的方法制備了微孔-介孔棒狀碳。實驗結(jié)果表明;由于高的比表面積、豐富的孔隙結(jié)構以及氮摻雜,所制備的微孔-介孔棒狀碳具有一個很好的電化學超級電容器的性能。2)氮原子能夠提高材料的表面堿性位,從而提高材料在電解液中的濕潤度。因此,本論文提出共組裝模板導向劑的方法制備高的氮摻雜中空碳球。SiO_2作為硬模板,溴化十六烷基三甲基咪唑作為陽離子表面活性劑,間苯二酚甲醛樹脂作為碳源,三聚氰胺作為氮源。在負載過程中溴化十六烷基三甲基咪唑能夠提高SiO_2在反應液中的分散,同時可以與SiO_2和間苯二酚甲醛樹脂通過靜電作用組裝并且在碳的骨架中引入氮元素。加入三聚氰胺后,樣品的氮的含量得到了進一步的提高,可以提高電化學超級電容器的性能。這些結(jié)果表明具有高的含氮量和中空結(jié)構的碳球是一類很有前景的電化學超級電容器的電極材料。3)中空結(jié)構可以作為離子的儲存池有利于高速率下的離子的緩沖作用。因此,本論文報道了通過一步硅助劑自組裝的方法制備了中空介孔碳球和核殼介孔碳球。中空介孔碳球的制備以SiO_2作為內(nèi)核,3-間氨基苯酚甲醛樹脂作為聚合物的前驅(qū)體,正硅酸乙酯作為無機前驅(qū)體以及十六烷基三甲基溴化銨作為陽離子表面活性劑。3-間氨基苯酚甲醛樹脂和正硅酸乙酯通過靜電作用可以共同沉積在SiO_2的表面。碳化溶硅后,可以得到具有豐富和均一介孔尺寸的中空介孔碳球。中空介孔碳球具有均勻的球形形貌、介孔尺寸和高的比表面積。這些結(jié)果表明中空介孔碳球可作為電化學超級電容器的電極材料。
[Abstract]:In recent years, with the rapid development of social economy, science and technology and the rapid growth of population. The shortage of resources and energy is becoming more and more serious. As a new energy storage device, electrochemical supercapacitors have attracted much attention. The electrode materials commonly used in electrochemical supercapacitors have a large specific surface area. For example, carbon materials. Therefore, starting with the control of the morphology of carbon materials, carbon materials with different morphologies were prepared, and their application performance in electrochemical supercapacitors was studied. The main research content of this thesis is: (1) at present, activated carbon materials are widely used in capacitors because of their high specific surface area. However, there are a large number of closed micropores and disordered pore connections, which make its specific surface area utilization low, so the contribution of capacitance is very little. Therefore, UF resin is used as carbon and nitrogen source in this thesis. Microporous mesoporous rod carbon was prepared by impregnation with SBA-15 as inorganic precursor and zinc chloride as pore-forming agent. Due to high specific surface area, rich pore structure and nitrogen doping. The prepared microporous mesoporous carbon has a good performance of electrochemical supercapacitors. 2) nitrogen atoms can improve the surface alkaline potential of the materials and thus improve the wettability of the materials in the electrolyte. In this paper, a co-assembled template guidance agent was proposed to prepare high nitrogen doped hollow carbon spheres. SiOStack2 was used as hard template and cetyltrimethylimidazole bromide as cationic surfactant. Resorcinol formaldehyde resin as carbon source and melamine as nitrogen source. Cetyltrimethylimidazole bromide can improve the dispersion of SiO_2 in the reaction solution during the loading process. At the same time, it can be assembled with SiO_2 and resorcinol formaldehyde resin by electrostatic interaction and the nitrogen element is introduced into the carbon skeleton. After adding melamine, the nitrogen content of the sample is further improved. These results indicate that carbon spheres with high nitrogen content and hollow structure are promising electrode materials for electrochemical supercapacitors. Hollow structure can be used as an ion storage cell to buffer ions at high rates. In this paper, we report the preparation of hollow mesoporous carbon spheres and core-shell mesoporous carbon spheres by one-step silicon self-assembly method. The hollow mesoporous carbon spheres are prepared with SiO_2 as the core. 3-aminophenol formaldehyde resin is used as the precursor of polymer. Ethyl orthosilicate as inorganic precursor and cetyltrimethylammonium bromide as cationic surfactant. 3-aminophenol formaldehyde resin and ethyl orthosilicate can be deposited in SiO_2 by electrostatic interaction. After carbonization of silicon. Hollow mesoporous carbon spheres with rich and uniform mesoporous sizes can be obtained. The hollow mesoporous carbon spheres have uniform spherical morphology. These results indicate that hollow mesoporous carbon spheres can be used as electrode materials for electrochemical supercapacitors.
【學位授予單位】：河北科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TQ127.11;TM53

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 陳新麗;李偉善;;超級電容器電極材料的研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J];廣東化工;2006年07期

2 許開卿;吳季懷;范樂慶;冷晴;鐘欣;蘭章;黃妙良;林建明;;水凝膠聚合物電解質(zhì)超級電容器研究進展[J];材料導報;2011年15期

3 梓文;;超高能超級電容器[J];兵器材料科學與工程;2013年04期

4 ;歐盟創(chuàng)新型大功率超級電容器問世[J];功能材料信息;2014年01期

5 周霞芳;;無污染 充電快 春節(jié)后有望面市 周國泰院士解密“超級電容器”[J];環(huán)境與生活;2012年01期

6 江奇,瞿美臻,張伯蘭,于作龍;電化學超級電容器電極材料的研究進展[J];無機材料學報;2002年04期

7 朱修鋒,王君,景曉燕,張密林;超級電容器電極材料[J];化工新型材料;2002年04期

8 景茂祥,沈湘黔,沈裕軍,鄧春明,翟海軍;超級電容器氧化物電極材料的研究進展[J];礦冶工程;2003年02期

9 朱磊,吳伯榮,陳暉,劉明義,簡旭宇,李志強;超級電容器研究及其應用[J];稀有金屬;2003年03期

10 賀福;碳(炭)材料與超級電容器[J];高科技纖維與應用;2005年03期

相關會議論文 前10條

1 馬衍偉;張熊;余鵬;陳堯;;新型超級電容器納米電極材料的研究[A];2009中國功能材料科技與產(chǎn)業(yè)高層論壇論文集[C];2009年

2 張易寧;何騰云;;超級電容器電極材料的最新研究進展[A];第二十八屆全國化學與物理電源學術年會論文集[C];2009年

3 鐘輝;曾慶聰;吳丁財;符若文;;聚苯乙烯基層次孔碳的活化及其在超級電容器中的應用[A];中國化學會第15屆反應性高分子學術討論會論文摘要預印集[C];2010年

4 趙家昌;賴春艷;戴揚;解晶瑩;;扣式超級電容器組的研制[A];第十二屆中國固態(tài)離子學學術會議論文集[C];2004年

5 單既成;陳維英;;超級電容器與通信備用電源[A];通信電源新技術論壇——2008通信電源學術研討會論文集[C];2008年

6 王燕;吳英鵬;黃毅;馬延風;陳永勝;;單層石墨用作超級電容器的研究[A];2009年全國高分子學術論文報告會論文摘要集（上冊）[C];2009年

7 趙健偉;倪文彬;王登超;黃忠杰;;超級電容器電極材料的設計、制備及性質(zhì)研究[A];中國化學會第27屆學術年會第10分會場摘要集[C];2010年

8 張琦;鄭明森;董全峰;田昭武;;基于薄液層反應的新型超級電容器——多孔碳電極材料的影響[A];中國化學會第27屆學術年會第10分會場摘要集[C];2010年

9 馬衍偉;;新型超級電容器石墨烯電極材料的研究[A];第七屆中國功能材料及其應用學術會議論文集（第7分冊）[C];2010年

10 劉不厭;彭喬;孫s，

本文編號：1416343