發(fā)布時(shí)間：2018-06-16 22:56

  本文選題：多孔碳 + 超級(jí)電容器��； 參考：《天津理工大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：最近,探索新型碳材料來提高電化學(xué)表現(xiàn)對(duì)于在能量存儲(chǔ)系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用來說十分重要。正如我們所知道的,多孔碳超級(jí)電容器擁有很高的能量密度、更快的充放電速度和更長(zhǎng)的壽命被認(rèn)為是一個(gè)很有意義的能量存儲(chǔ)設(shè)備。多孔碳憑借其較高的表面積和優(yōu)秀的穩(wěn)定性已經(jīng)吸引了很多研究人員的關(guān)注。除此之外,較高的導(dǎo)電性也可以通過大量的孔得到,因?yàn)槠淇蔀殡娮釉陔娊赓|(zhì)和電子之間提供快速傳輸?shù)耐ǖ馈６?贗電容材料能夠在測(cè)試過程中通過氧化還原反應(yīng)吸收大量的電子。本文的創(chuàng)新點(diǎn)主要有以下兩個(gè)方面。首先,我們?cè)O(shè)計(jì)了介孔碳/聚苯胺結(jié)構(gòu)的超級(jí)電容器。此結(jié)構(gòu)嘗試將介孔碳的高表面積、優(yōu)秀的導(dǎo)電率和聚苯胺的氧化還原反應(yīng)相結(jié)合來提高超級(jí)電容的電化學(xué)表現(xiàn)。我們對(duì)材料的結(jié)構(gòu),形貌和超級(jí)電容器的電化學(xué)表現(xiàn)分別進(jìn)行研究。此實(shí)驗(yàn)顯示介孔碳有粗糙的表面并且我們?cè)赥EM測(cè)試下能夠清楚的看到多孔結(jié)構(gòu)。拉曼測(cè)試顯示介孔碳的ID/IG的比例為0.7,與此同時(shí)其大的比表面積顯示其擁有較好的雙電層電容表現(xiàn)。而且,這電化學(xué)測(cè)試顯示介孔碳和聚苯胺為電容作出了很大的貢獻(xiàn),這種材料結(jié)構(gòu)擁有更大的潛力應(yīng)用到超級(jí)電容中。其次,我們合成了鐵摻雜石墨化多孔碳/碳納米管復(fù)合物,其主要目的是將孔結(jié)構(gòu)和管式結(jié)構(gòu)相結(jié)合來提高表面積。首先,我們?cè)? mol L-1 KOH、3 mol L-1KOH、1 mol L-1 Na2SO4三種電解質(zhì)下對(duì)電化學(xué)性能測(cè)試,結(jié)果顯示其在6 mol L-1KOH電解質(zhì)中展現(xiàn)出很好的電化學(xué)性能。其次,我們?cè)阼F摻雜石墨化多孔碳的基礎(chǔ)之上合成了鐵摻雜石墨化多孔碳、碳納米管質(zhì)量比為(8:1)、(6:1)、(4:1)復(fù)合物,其目的就是找到最恰當(dāng)?shù)谋壤ズ铣刹牧献詈玫男蚊�、結(jié)構(gòu)和超級(jí)電容最好的電化學(xué)表現(xiàn)。研究顯示(6:1)擁有最好的形貌并且其表面擁有大量均勻的碳納米管,這能夠提高導(dǎo)電性和穩(wěn)定性。而且,它的電化學(xué)表現(xiàn)是另外兩種物質(zhì)的兩倍,這意味著恰當(dāng)?shù)奶技{米管數(shù)量不僅提高了電子的傳輸速度,而且也擁有更高的表面積。
[Abstract]:Recently, exploring new carbon materials to improve electrochemical performance is very important for practical applications in energy storage systems. As we know, porous carbon supercapacitors with high energy density, faster charge and discharge speed and longer life are considered to be a significant energy storage device. Porous carbon has attracted the attention of many researchers because of its high surface area and excellent stability. In addition, higher electrical conductivity can be obtained through a large number of holes, because it can provide a rapid transmission of electrons between electrolytes and electrons. Moreover, the pseudo-capacitance material can absorb a large number of electrons by redox reaction. The innovation of this paper mainly has the following two aspects. Firstly, a mesoporous carbon / Polyaniline supercapacitor is designed. This structure attempts to improve the electrochemical performance of super capacitors by combining the high surface area of mesoporous carbon, excellent conductivity and the redox reaction of Polyaniline. We studied the structure, morphology and electrochemical performance of supercapacitors. The results show that the mesoporous carbon has rough surface and we can clearly see the porous structure by TEM. Raman measurements show that the ratio of ID-IG of mesoporous carbon is 0.7, while its large specific surface area shows that it has a good performance of double-layer capacitance. Furthermore, the electrochemical measurements show that mesoporous carbon and Polyaniline make a great contribution to the capacitance, and the structure of this material has greater potential to be applied to super capacitors. Secondly, we synthesized Fe-doped graphitized porous carbon / carbon nanotube composites, the main purpose of which is to combine the pore structure with the tubular structure to improve the surface area. First, we tested the electrochemical properties of 6 mol L-1 Koh 3 mol L -1 Koh 1 mol L -1 Na 2SO 4 electrolytes. The results showed that the electrochemical properties of Koh electrolytes were very good in 6 mol L-1 Koh electrolytes. Secondly, on the basis of iron doped graphitized porous carbon, we have synthesized the iron-doped graphitized porous carbon, the mass ratio of carbon nanotubes is 8: 1: 6: 1 / 4: 1), the purpose of which is to find the most appropriate proportion to synthesize the best morphology of the material. Structure and super capacitor best electrochemical performance. The results show that 6: 1) has the best morphology and a large number of uniform carbon nanotubes on its surface, which can improve the conductivity and stability. Moreover, its electrochemical performance is twice as high as that of the other two substances, which means that the appropriate number of carbon nanotubes not only increases the speed of electron transport, but also has a higher surface area.
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TM53

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本文編號(hào)：2028395