花生殼活性炭電極材料的制備與改性及其電化學特性
發(fā)布時間：2021-12-16 23:53
本文采用成本低以及可再生的花生殼作為前驅體,通過化學活化法制備具有高電化學性能的生物質活性炭電極材料,然后通過CO2活化、水熱碳化、化學預處理以及雜元素摻雜等措施對活性炭進行改性以改善其電化學性能。將花生殼制備成超級電容器電極材料,既能降低超級電容器的生產成本,又能避免農林廢棄物的浪費以及對環(huán)境的污染,是實現生物質資源化利用的有效途徑之一。本文具體研究工作如下:（1）以花生殼為前驅體,金屬鹽（ZnCl2和FeCl3）為活化劑,設計了通過一步活化制備活性炭電極材料的方法,研究了不同活化劑及質量比對活性炭微觀結構和電化學性能的影響。采用SEM、HRTEM、BET、XRD、Raman以及FT-IR對所得活性炭的結構特征與表面性質進行表征。BET結果表明,制備的活性炭材料具有高比表面積和大量的微孔,最大比表面積可到1481.59 m2/g,大量微孔主要是在ZnCl2和FeCl3對碳骨架的蝕刻作用下形成的。XRD圖譜和Raman光譜表明,所有樣品均為具有一定石墨晶體...
【文章來源】：中國礦業(yè)大學江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數】：89 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
吸附等溫線的分類[37]
碩士學位論文第一章緒論文獻綜述、研究背景及主要內容第二章實驗材料與實驗方法第三章花生殼基活性炭的制備及電化學性能研究第四章花生殼基活性炭孔隙結構和石墨化特性研究第五章花生殼基氮摻雜多孔炭及其電化學性能研究第六章結論與展望1.5.3論文結構本文的結構安排與各章內容如圖1-3所示。圖1-3論文結構總體規(guī)劃圖Figure1-3Theoverallstructureofthethesis創(chuàng)新點12
2實驗材料與實驗方法Vi為初始電位，Vf為最終電位。另外，還使用二電極系統(tǒng)測量樣本的電化學性能。本實驗所用對稱型超級電容器由兩個電極和一個隔膜在MTICorporationEQ-STC分離式測試電池中組裝而成，具體結構如圖2-1所示。測試內容包括CV測試、GCD測試、EIS測試以及循環(huán)壽命測試。其中，CV測試的掃描速率為10-200mv/s，工作電壓為0-1V；GCD測試的電流密度范圍為0.5至10A/g，工作電壓為0-1V；EIS是在開路電壓下測試，頻率為0.01-100kHz，幅度為10mV；循環(huán)壽命測試的電流密度為2A/g，循環(huán)次數為5000次。比電容根據式2-2和放電曲線計算得出[92]：ds4ItCVαM×=×（2-2）其中Cs（F/g）表示二電極系統(tǒng)中單片工作電極的比電容；Id（mA）表示放電電流；△V（V）表示電勢；△t（s）代表放電時間；M（mg）表示整個對稱電容器中活性物質的總質量。圖2-1MTICorporationEQ-STC可拆分電池Figure2-1TheMTICorporationEQ-STCsplittestcell根據下列公式計算能量密度（E，Wh/kg）和功率密度（P，W/kg）[92]：（2-3）（2-4）其中C（F/g）表示整個雙電極系統(tǒng)的比電容。21123.6E=C×V×3600EPt=×17
【參考文獻】：
期刊論文
[1]超級電容器概述[J]. 范壯軍. 物理化學學報. 2020(02)
[2]基于“蛋盒”結構海藻基超級活性炭的制備及電化學性能[J]. 李詩杰,韓奎華. 材料工程. 2019(10)
[3]物理化學活化法制備紅麻桿基活性炭及其表征[J]. 林星,林冠烽,黃彪. 材料導報. 2019(01)
[4]聚苯胺/改性石墨電極的制備及電容性能研究[J]. 金曉曉,鐘蓮,萬起展,鄭東東,王燕華,王佳. 化工新型材料. 2017(06)
[5]我國未來儲能技術發(fā)展探討[J]. 曾慶捷. 山東電力技術. 2017(03)
[6]石墨烯-碳納米管雜化物在超級電容器中的應用[J]. 謝青,田佳瑞,何宮樊,和沖沖,康輝,魏小波,孫久銘,騫偉中,張強,魏飛. 儲能科學與技術. 2016(06)
[7]氯化鋅活化對炭氣凝膠微球的結構與電化學性能的影響[J]. 劉寧. 無機化學學報. 2013(03)
[8]生物質能開發(fā)利用的概況及展望[J]. 魏偉,張緒坤,祝樹森,馬怡光. 農機化研究. 2013(03)
[9]簡述循環(huán)伏安法實驗技術的應用[J]. 于雪云. 德州學院學報. 2012(S1)
[10]微波加熱方法制備活化生物質炭的研究[J]. 冒海燕,Zaher Hashisho,汪孫國,陳恒,王海燕,周定國. 林產工業(yè). 2012(03)
博士論文
[1]超級電容器活性炭電極材料的孔徑調控和表面改性[D]. 劉亞菲.同濟大學 2008
碩士論文
[1]氮氟雙摻雜多孔石墨烯水凝膠的制備及其超級電容器性能[D]. 曹宇.天津大學 2018
[2]贗電容器材料的制備及其性能研究[D]. 鄭凍凍.重慶大學 2018
[3]酸預處理鋸末活性炭的制備及其對染料的吸附性能研究[D]. 朱國婷.合肥工業(yè)大學 2018
[4]生物質催化轉化制備呋喃類化合物的研究[D]. 徐思泉.南京林業(yè)大學 2017
[5]多孔碳基超級電容器電極材料的制備與性能研究[D]. 宣華青.浙江理工大學 2017
[6]生物質碳基超級電容器電極材料制備及性能[D]. 劉天一.北京化工大學 2016
[7]炭材料孔隙結構的調控及其電化學性能的研究[D]. 朱彥琦.合肥工業(yè)大學 2016
[8]氮摻雜多孔炭的制備及其電化學性能研究[D]. 劉哲.大連理工大學 2013
[9]鋰離子電池電化學阻抗譜研究[D]. 丁毅.電子科技大學 2012
[10]超級電容器用活性炭電極材料制備及性能研究[D]. 宋海申.中南大學 2007
本文編號：3539032
【文章來源】：中國礦業(yè)大學江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數】：89 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
吸附等溫線的分類[37]
碩士學位論文第一章緒論文獻綜述、研究背景及主要內容第二章實驗材料與實驗方法第三章花生殼基活性炭的制備及電化學性能研究第四章花生殼基活性炭孔隙結構和石墨化特性研究第五章花生殼基氮摻雜多孔炭及其電化學性能研究第六章結論與展望1.5.3論文結構本文的結構安排與各章內容如圖1-3所示。圖1-3論文結構總體規(guī)劃圖Figure1-3Theoverallstructureofthethesis創(chuàng)新點12
2實驗材料與實驗方法Vi為初始電位，Vf為最終電位。另外，還使用二電極系統(tǒng)測量樣本的電化學性能。本實驗所用對稱型超級電容器由兩個電極和一個隔膜在MTICorporationEQ-STC分離式測試電池中組裝而成，具體結構如圖2-1所示。測試內容包括CV測試、GCD測試、EIS測試以及循環(huán)壽命測試。其中，CV測試的掃描速率為10-200mv/s，工作電壓為0-1V；GCD測試的電流密度范圍為0.5至10A/g，工作電壓為0-1V；EIS是在開路電壓下測試，頻率為0.01-100kHz，幅度為10mV；循環(huán)壽命測試的電流密度為2A/g，循環(huán)次數為5000次。比電容根據式2-2和放電曲線計算得出[92]：ds4ItCVαM×=×（2-2）其中Cs（F/g）表示二電極系統(tǒng)中單片工作電極的比電容；Id（mA）表示放電電流；△V（V）表示電勢；△t（s）代表放電時間；M（mg）表示整個對稱電容器中活性物質的總質量。圖2-1MTICorporationEQ-STC可拆分電池Figure2-1TheMTICorporationEQ-STCsplittestcell根據下列公式計算能量密度（E，Wh/kg）和功率密度（P，W/kg）[92]：（2-3）（2-4）其中C（F/g）表示整個雙電極系統(tǒng)的比電容。21123.6E=C×V×3600EPt=×17
【參考文獻】：
期刊論文
[1]超級電容器概述[J]. 范壯軍. 物理化學學報. 2020(02)
[2]基于“蛋盒”結構海藻基超級活性炭的制備及電化學性能[J]. 李詩杰,韓奎華. 材料工程. 2019(10)
[3]物理化學活化法制備紅麻桿基活性炭及其表征[J]. 林星,林冠烽,黃彪. 材料導報. 2019(01)
[4]聚苯胺/改性石墨電極的制備及電容性能研究[J]. 金曉曉,鐘蓮,萬起展,鄭東東,王燕華,王佳. 化工新型材料. 2017(06)
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[6]石墨烯-碳納米管雜化物在超級電容器中的應用[J]. 謝青,田佳瑞,何宮樊,和沖沖,康輝,魏小波,孫久銘,騫偉中,張強,魏飛. 儲能科學與技術. 2016(06)
[7]氯化鋅活化對炭氣凝膠微球的結構與電化學性能的影響[J]. 劉寧. 無機化學學報. 2013(03)
[8]生物質能開發(fā)利用的概況及展望[J]. 魏偉,張緒坤,祝樹森,馬怡光. 農機化研究. 2013(03)
[9]簡述循環(huán)伏安法實驗技術的應用[J]. 于雪云. 德州學院學報. 2012(S1)
[10]微波加熱方法制備活化生物質炭的研究[J]. 冒海燕,Zaher Hashisho,汪孫國,陳恒,王海燕,周定國. 林產工業(yè). 2012(03)
博士論文
[1]超級電容器活性炭電極材料的孔徑調控和表面改性[D]. 劉亞菲.同濟大學 2008
碩士論文
[1]氮氟雙摻雜多孔石墨烯水凝膠的制備及其超級電容器性能[D]. 曹宇.天津大學 2018
[2]贗電容器材料的制備及其性能研究[D]. 鄭凍凍.重慶大學 2018
[3]酸預處理鋸末活性炭的制備及其對染料的吸附性能研究[D]. 朱國婷.合肥工業(yè)大學 2018
[4]生物質催化轉化制備呋喃類化合物的研究[D]. 徐思泉.南京林業(yè)大學 2017
[5]多孔碳基超級電容器電極材料的制備與性能研究[D]. 宣華青.浙江理工大學 2017
[6]生物質碳基超級電容器電極材料制備及性能[D]. 劉天一.北京化工大學 2016
[7]炭材料孔隙結構的調控及其電化學性能的研究[D]. 朱彥琦.合肥工業(yè)大學 2016
[8]氮摻雜多孔炭的制備及其電化學性能研究[D]. 劉哲.大連理工大學 2013
[9]鋰離子電池電化學阻抗譜研究[D]. 丁毅.電子科技大學 2012
[10]超級電容器用活性炭電極材料制備及性能研究[D]. 宋海申.中南大學 2007
本文編號：3539032
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