天然生物質蠶沙是一種可再生的碳源材料。本文研究了不同工藝條件制備蠶沙碳材料用于超級電容器中的電容特性。主要內(nèi)容如下:（1）蠶沙碳的制備:生物質原材料蠶沙在惰性氣氛下碳化,然后采用氫氧化鉀活化處理,制備超級電容器電極材料。分別探究了碳化溫度,碳化時間,活化溫度,活化時間,堿碳比,惰性氣體保護氣等不同的工藝條件對蠶沙碳材料的表面結構、物理性能的影響。采用熱重分析、XRD、XPS、BET、SEM、TEM等手段分析蠶沙碳材料的表面結構和性質。（2）電容特性研究:將所制備的蠶沙碳材料用作超級電容器電極材料,通過三電極體系分別測試在1mol/L Li2SO4、1 mol/L Na2SO4和6mol/L KOH電解液中蠶沙碳材料電極的循環(huán)伏安、直流充放電以及交流阻抗等電化學性能的影響,確立制備蠶沙碳材料的最佳工藝條件。熱重分析研究表明:生物質原材料蠶沙其碳化過程主要包括自由水蒸發(fā),結合水析出,熱解以及緩慢失重四個階段。在370℃-500℃之間發(fā)生相變,此階段纖維素和木質素發(fā)生熱分解,C-O,C-C鍵斷裂。在600℃開始,到最后900℃發(fā)生緩慢失重,蠶沙總失重率為90%。不同碳化溫度的蠶沙XRD分析表... 

【文章來源】：上海應用技術大學上海市

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.1雙電層電容器

上海應用技術大學碩士學位論文第3頁圖1.2法拉第贗電容器Fig.1.2Faradaytantalumcapacitor1.3.2.3混合型超級電容器而混合型超級電容器主要是通過靜電作用和氧化還原反應共同儲能。圖1.3混合型超級電容器Fig.1.3Hybridsupercapacitor1.3.3超級電容器的應用1.3.3.1運輸業(yè)超級電容器廣泛應于運輸行業(yè)中，主要用于公交車和大貨車動力，不但節(jié)省成本，提高了動力，并且減少了環(huán)境污染[40-41]。1.3.3.2工業(yè)（1）老式手電筒充電慢，需要幾個小時，使用時間短，而將超級電容器應用于手電筒中，不但能夠快充，而且壽命也得到了提高。（2）超級電容器應用于直流屏儲能系統(tǒng)能而用于發(fā)電廠，變電站等不但能夠降低成本，還能提高使用壽命，減少儀器故障[42-43]。1.3.3.3再生能源（1）太陽能儲能系統(tǒng)中使用超級電容器能夠很好的降低安全隱患，保障生命安全。（2）超級電容器應用于風能儲能系統(tǒng)中，充電時間短，循環(huán)壽命長，安全。1.3.4超級電容器常用電極材料1.3.4.1碳材料雙電層電容器的適用材料主要為碳材料，常見的碳材料分別為活性炭[44]、碳納米管[45]、碳氣凝膠[46]、石墨烯[47]等。

上海應用技術大學碩士學位論文第3頁圖1.2法拉第贗電容器Fig.1.2Faradaytantalumcapacitor1.3.2.3混合型超級電容器而混合型超級電容器主要是通過靜電作用和氧化還原反應共同儲能。圖1.3混合型超級電容器Fig.1.3Hybridsupercapacitor1.3.3超級電容器的應用1.3.3.1運輸業(yè)超級電容器廣泛應于運輸行業(yè)中，主要用于公交車和大貨車動力，不但節(jié)省成本，提高了動力，并且減少了環(huán)境污染[40-41]。1.3.3.2工業(yè)（1）老式手電筒充電慢，需要幾個小時，使用時間短，而將超級電容器應用于手電筒中，不但能夠快充，而且壽命也得到了提高。（2）超級電容器應用于直流屏儲能系統(tǒng)能而用于發(fā)電廠，變電站等不但能夠降低成本，還能提高使用壽命，減少儀器故障[42-43]。1.3.3.3再生能源（1）太陽能儲能系統(tǒng)中使用超級電容器能夠很好的降低安全隱患，保障生命安全。（2）超級電容器應用于風能儲能系統(tǒng)中，充電時間短，循環(huán)壽命長，安全。1.3.4超級電容器常用電極材料1.3.4.1碳材料雙電層電容器的適用材料主要為碳材料，常見的碳材料分別為活性炭[44]、碳納米管[45]、碳氣凝膠[46]、石墨烯[47]等。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]生物質衍生炭材料的多維結構設計及其超級電容器研究進展[J]. 時君友.  北華大學學報(自然科學版). 2019(05)
[2]獼猴桃果皮制備雜原子摻雜多孔碳材料及其超電性能研究[J]. 劉留,譚周亮,張福平,呂銀,魏婷婷,陳龍,郭旭虹,史玉琳.  石河子大學學報(自然科學版). 2019(03)
[3]生物質衍生碳材料在超級電容器中的應用[J]. 謝召瑞,李曉潔,盛榮,明澤,匡永琪,王琳,胡曉煒.  云南化工. 2019(01)
[4]基于生物質廢料玉米秸稈多孔碳的合成、表征及電容性能研究[J]. 鄭修成,馮翠寧,朱艷萍,李寧,關新新.  信陽師范學院學報(自然科學版). 2019(01)
[5]百合生物質碳材料的制備及其電化學性能研究[J]. 李志敏,王倩,王成娟,王圣偉,胡中愛.  西北師范大學學報(自然科學版). 2018(06)
[6]基于柳絮的生物質活性炭制備及電容性能的研究[J]. 林燁,姚路,吳登鵬,張亞非.  電子元件與材料. 2018(10)
[7]生物質衍生多孔碳材料的制備及電化學應用[J]. 劉鑫鑫,馬洪芳,王曉丹,何艷貞,陳張豪.  齊魯工業(yè)大學學報. 2018(04)
[8]生物質衍生硬炭在電化學儲能系統(tǒng)中的應用[J]. 易震,李玲芳,范長嶺,張翔.  人工晶體學報. 2018(08)
[9]以橘子皮為原料制備生物質炭及其對Cr(VI)的吸附性能研究[J]. 謝叔媚,張瑩,徐建軍,王麗.  湖北工程學院學報. 2017(06)
[10]氫氧化鉀活化制備超級電容器多孔碳電極材料[J]. 葉江林,朱彥武.  電化學. 2017(05)

博士論文
[1]生物質基炭材料的結構調控及其電化學性能研究[D]. 張曉華.太原理工大學 2019

碩士論文
[1]基于蠶砂制備氮磷硫自摻雜納米碳材料及其電化學性能研究[D]. 陳聯(lián)富.南昌大學 2017
[2]菠蘿皮渣生物質炭對土壤中土霉素的去除效應及毒性影響研究[D]. 符博敏.海南大學 2017
[3]超級電容器用竹基活性炭的制備及其電化學性能的研究[D]. 陳名柱.湖南大學 2011



本文編號：2940564