本文關(guān)鍵詞：不同尺寸分布的多孔碳材料的超級電容器性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著人類社會的不斷發(fā)展,人口的不斷增加,經(jīng)濟不斷增長,能源消耗日益增多,煤、石油、天然氣等非再生資源的地球儲量有限,遠遠不能滿足人類社會經(jīng)濟發(fā)展的需要;此外,由于粗放式的使用非再生資源,引發(fā)了一系列的環(huán)境問題。隨著人類能源消耗的不斷增加,煤、石油等資源日漸枯竭,迫切需要可再生資源的開發(fā)利用和能量的有效存儲。開發(fā)高的能量密度、高的功率密度和長的循環(huán)壽命的新型儲能裝置,受到越來越多的科研工作者關(guān)注,成為迫切解決的科研難題。超級電容器因具有快的充放電速度、高功率、環(huán)境友好和超長的循環(huán)壽命等優(yōu)點,成為新型綠色儲能裝置的代表,備受關(guān)注。但是超級電容器的能量密度較低,存儲相同的能量,在質(zhì)量和體積方面,超級電容器存在一定的不足。如何制備成本低、能量密度高、穩(wěn)定性好的超級電容器成為科研工作者需要解決和攻關(guān)的重要課題。眾所周知,超級電容器具有較大的功率密度和良好的循環(huán)穩(wěn)定性的特點,但它的能量密度較低。由能量密度公式(2CV21E(28))可知,增大材料的工作電位窗口和材料的比電容,可增大材料的能量密度。增大材料的工作電位窗口和材料的比電容的核心在于研發(fā)新的電極材料。本論文主要以研發(fā)新的多孔碳材料,提高材料的比電容為切入點。碳材料由于具有來源廣、價格低、比表面積大、電導(dǎo)率好、化學(xué)性能穩(wěn)定等優(yōu)點,一直以來是研究的熱點。多孔碳材料具有良好的雙電層電容性能,通常會通過摻雜、與其他材料復(fù)合、改性等方法更好的提高材料的比電容。很多文獻報道,碳摻雜氮、氧、溴等元素,參與氧化還原反應(yīng),使碳材料在雙電層電容的基礎(chǔ)上,引入贗電容,提高材料的比電容。因此本論文的研究思路,利用水熱合成法制備出苯/聯(lián)苯-Si O2作為碳源,惰性氣體條件下,對碳源進行熱處理,去Si O2得到多孔碳材料,熱處理過程中,碳材料的表面產(chǎn)生含氧功能基,引入了贗電容。具體如下:1、水熱合成法制備出苯-Si O2作為碳源,不同熱處理溫度下,得到不同尺寸分布和比表面積的多孔碳材料。在2 M H2SO4中,經(jīng)測試得,1100°C熱處理得到的材料的電化學(xué)性質(zhì)最好。在電流密度為0.5、1、2、20 A g-1時,比電容分別為195.5、170.6、156、134 F g-1;電流密度為8 A g-1時,經(jīng)1000次充放電循環(huán),200圈以前,比電容增加10%,然后比電容基本保持不變。2、水熱合成法制備出聯(lián)苯-Si O2作為碳源,不同熱處理溫度下,得到不同尺寸分布和比表面積的多孔碳材料。經(jīng)測試得,1000°C熱處理得到的材料在2 M H2SO4、6 M KOH、1 M Na2SO4中的電化學(xué)性質(zhì)都是最好。并測了1000°C熱處理得到的材料在2 M H2SO4中的循環(huán)穩(wěn)定性,電流密度為10 A g-1時,經(jīng)10000次充放電循環(huán),比電容在1200圈前先增大25%,后基本保持不變。
【關(guān)鍵詞】：水熱合成法 多孔碳材料 能量密度 比電容 超級電容器
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM53
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-31
• 1.1 超級電容器概述11-12
• 1.2 超級電容器的能量存儲原理12-17
• 1.2.1 雙電層電容能量存儲機制12-16
• 1.2.2 贗電容電容器的能量存儲機制16-17
• 1.3 超級電容器的性能17-20
• 1.3.1 超級電容器結(jié)構(gòu)組成18-20
• 1.3.1.1 電極材料19
• 1.3.1.2 電解液19-20
• 1.4 超級電容器電極材料的研究現(xiàn)狀20-28
• 1.4.1 碳材料20-26
• 1.4.2 金屬氧化物及氫氧化物26-28
• 1.5 電解液研究現(xiàn)狀28-29
• 1.6 選題依據(jù)和研究內(nèi)容29-31
• 第2章 實驗設(shè)備及測試方法31-37
• 2.1 實驗試劑與儀器31-33
• 2.1.1 實驗試劑31-32
• 2.1.2 主要實驗儀器設(shè)備32-33
• 2.2 電極材料的制備及表征方法33-37
• 2.2.1 材料的形貌和結(jié)構(gòu)表征方法33-34
• 2.2.2 電極材料的電化學(xué)測試方法34-37
• 第3章 多孔碳材料制備表征和超級電容器性能37-43
• 3.1 前言37
• 3.2 電極材料及電解液的制備37-38
• 3.2.1 電極材料的制備37-38
• 3.2.2 電解液的制備38
• 3.3 結(jié)果和討論38-42
• 3.3.1 材料的結(jié)構(gòu)和形貌表征38-40
• 3.3.2 碳材料的電化學(xué)性能測試40-42
• 3.4 小結(jié)42-43
• 第4章 以sp~2碳為主氧摻雜的多孔碳材料的制備表征及在不同電解質(zhì)中超級電容器性能測試43-57
• 4.1 引言43
• 4.2 電極材料及電解液的制備43-45
• 4.2.1 電極材料的制備43-44
• 4.2.2 電解液的制備44-45
• 4.3 結(jié)果和討論45-55
• 4.3.1 樣品的結(jié)構(gòu)與形貌表征45-50
• 4.3.2 樣品的超級電容器性質(zhì)50-55
• 4.4 小結(jié)55-57
• 第5章 總結(jié)57-59
• 參考文獻59-71
• 致謝71

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 張熊;孫現(xiàn)眾;馬衍偉;;高比能超級電容器的研究進展[J];中國科學(xué):化學(xué);2014年07期

2 鐘海云,李薦,戴艷陽,李慶奎;新型能源器件——超級電容器研究發(fā)展最新動態(tài)[J];電源技術(shù);2001年05期

  本文關(guān)鍵詞：不同尺寸分布的多孔碳材料的超級電容器性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：273058