電極材料是決定超級電容器電化學(xué)性能最關(guān)鍵的因素之一。碳材料的安全系數(shù)高、導(dǎo)電性能好、比表面積大,在超級電容器中被廣泛應(yīng)用。生物質(zhì)碳材料作為一種新型的碳材料,具有來源廣泛、價格低廉、制備過程簡單、可生物降解且對環(huán)境無污染等優(yōu)點,近年來在儲能領(lǐng)域備受關(guān)注。本研究選擇了兩種生物質(zhì)材料——納米纖維素和木材,采用氮摻雜或與過渡金屬氫氧化物復(fù)合的方式提供贗電容,提高其作為超級電容器電極材料的電化學(xué)性能,并對其形貌、化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)、電化學(xué)性能等進(jìn)行表征測試與分析。具體研究內(nèi)容如下:（1）以天然生長的楊木作為前驅(qū)體,經(jīng)過高溫碳化后,制備出一種三維多孔生物質(zhì)碳材料（CW）,作為自支撐電極使用。CW電極具有大量的微孔和介孔,比表面積高達(dá)568.1 m²/g。對其電化學(xué)性能進(jìn)行測試,測試結(jié)果表明:CW的儲能方式為雙電層儲能方式,具有較高的面積比電容（電流密度為1 mA/cm²時,面積比電容為3.274 F/cm²）和良好的倍率性能（當(dāng)電流密度從1 mA/cm²增加到20 mA/cm²時,電容保持率為... 

【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 超級電容器分類及儲能機理
        1.2.1 雙電層電容器
        1.2.2 贗電容電容器
        1.2.3 混合電容器
    1.3 超級電容器電極材料
        1.3.1 碳材料
        1.3.2 過渡金屬氧化物/氫氧化物
        1.3.3 導(dǎo)電聚合物
    1.4 生物質(zhì)碳材料研究進(jìn)展
    1.5 本論文的選題依據(jù)、實驗設(shè)計和研究內(nèi)容
        1.5.1 本論文的選題依據(jù)
        1.5.2 本論文實驗設(shè)計思路
        1.5.3 本論文研究內(nèi)容
第二章 實驗部分
    2.1 實驗試劑與儀器
        2.1.1 實驗試劑
        2.1.2 實驗儀器
    2.2 材料結(jié)構(gòu)、微觀形貌和化學(xué)組成表征
        2.2.1 X射線衍射(XRD)表征
        2.2.2 拉曼散射光譜
        2.2.3 掃描電子顯微鏡
        2.2.4 透射電子顯微鏡
        2.2.5 X射線光電子能譜
        2.2.6 BET分析
    2.3 電化學(xué)性能測試
        2.3.1 循環(huán)伏安法
        2.3.2 恒電流充放電法
        2.3.3 交流阻抗法
        2.3.4 電導(dǎo)率
第三章 三維多孔生物質(zhì)碳材料在超級電容器中的應(yīng)用探究
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 制備三維多孔生物質(zhì)碳(CW)電極
        3.2.2 結(jié)構(gòu)與形貌表征
        3.2.3 電化學(xué)性能測試
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 形貌表征
        3.3.2 結(jié)構(gòu)表征
        3.3.3 機械強度表征
        3.3.4 電導(dǎo)率測試
        3.3.5 電化學(xué)性能表征
    3.4 本章小結(jié)
第四章 三維多孔生物質(zhì)碳與氫氧化鈷復(fù)合材料在超級電容器中的應(yīng)用探究
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 制備三維多孔生物質(zhì)碳(CW)
        4.2.2 合成CW@Co(OH)_2復(fù)合材料
        4.2.3 組裝全固態(tài)非對稱超級電容器
        4.2.4 結(jié)構(gòu)與形貌表征
        4.2.5 電化學(xué)性能測試
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 全固態(tài)非對稱超級電容器CW@Co(OH)_2//CW(ASC)的制備
        4.3.2 CW@Co(OH)_2 電極的微觀結(jié)構(gòu)
        4.3.3 CW@Co(OH)_2 電極的晶體結(jié)構(gòu)和元素組成
        4.3.4 電化學(xué)性能測試
        4.3.5 CW@Co(OH)_2//CW非對稱超級電容器的電容特性
    4.4 本章小結(jié)
第五章 自模板法合成氮摻雜多孔碳材料在超級電容器中的應(yīng)用探究
    5.1 引言
    5.2 實驗部分
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 微觀結(jié)構(gòu)表征
        5.3.2 HPNC的結(jié)構(gòu)和元素組成
        5.3.3 BET結(jié)果對比分析
        5.3.4 熱重結(jié)果分析
        5.3.5 電化學(xué)性能
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 研究工作展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果
致謝
附件



本文編號：3168800