多孔碳材料具有良好的導(dǎo)電性、化學(xué)穩(wěn)定性、價(jià)格低廉、比表面積高等優(yōu)點(diǎn),在超級電容器電極材料中被廣泛應(yīng)用。然而,傳統(tǒng)多孔碳材料的能量密度相對較低,限制了其在高性能電容器中的進(jìn)一步應(yīng)用。因此,如何提高碳基材料的能量密度是當(dāng)今科學(xué)研究的熱門課題。本論文針對碳基材料應(yīng)用于高性能超級電容器中存在的瓶頸問題,在課題組先前研究氮摻雜提高材料電化學(xué)性能的基礎(chǔ)上,開展制備高性能雜原子摻雜多孔碳材料相關(guān)的基礎(chǔ)研究。研究不同煅燒溫度條件制備的氮硫共摻雜多孔碳材料作為超級電容器電極活性材料的電化學(xué)性能,通過分析材料物理性能與電化學(xué)性能之間的關(guān)聯(lián)表明,煅燒溫度對材料的結(jié)構(gòu)和性能有很大影響,即溫度越高,材料的石墨化程度越高,氮含量越低,微孔和總孔體積呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢。其中在800℃煅燒得到的材料具有最佳電化學(xué)性能。在此最佳煅燒溫度條件下,通過分別使用尿素作為氮源與硫脲作為氮源和硫源,分別制備了具有類似孔結(jié)構(gòu)和比表面積的氮摻雜和氮硫共摻雜多孔碳材料,探究氮單摻雜與氮硫共摻雜材料的電化學(xué)性能發(fā)現(xiàn),氮硫共摻雜能夠改善材料的親水性且硫與氮形成協(xié)同效應(yīng)提高贗電容,最終可以進(jìn)一步提高氮硫共摻雜多孔碳材料的電化學(xué)性能。通過... 

【文章頁數(shù)】：99 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 超級電容器簡介
        1.2.1 雙電層超級電容器(EDLC)
        1.2.2 贗電容器(PC)
        1.2.3 混合型超級電容器(HSC)
        1.2.4 超級電容器的電極材料
    1.3 .碳材料
        1.3.1 碳納米管
        1.3.2 石墨烯
        1.3.3 介孔碳
        1.3.4 雜原子摻雜碳材料
    1.4 本課題的研究內(nèi)容和研究目的
第二章 實(shí)驗(yàn)方法與設(shè)備
    2.1 實(shí)驗(yàn)試劑
    2.2 實(shí)驗(yàn)儀器
    2.3 材料的制備
        2.3.1 氮硫共摻雜多孔碳材料的制備
        2.3.2 氮摻雜多孔碳材料的制備
    2.4 材料的物理表征
        2.4.1 氮?dú)馕锢砦?br>        2.4.2 X-射線衍射(XRD)分析
        2.4.3 X-射線光電子能譜(XPS)分析
        2.4.4 掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.4.5 透射電子顯微鏡(TEM)
    2.5 材料的電化學(xué)表征
        2.5.1 三電極測試體系
        2.5.2 兩電極測試體系
第三章 氮硫共摻雜多孔碳材料的制備及性能研究
    3.1 引言
    3.2 不同煅燒溫度對氮硫共摻雜多孔碳材料的影響
        3.2.1 材料的制備
        3.2.2 結(jié)果與討論
        3.2.3 小結(jié)
    3.3 氮硫共摻雜的作用及性能研究
        3.3.1 材料的制備
        3.3.2 結(jié)果與討論
        3.3.3 小結(jié)
    3.4 本章總結(jié)
第四章 不同原料配比條件下制備氮硫共摻雜多孔碳材料的研究
    4.1 引言
    4.2 硫脲加入量對氮硫共摻雜多孔碳材料的影響
        4.2.1 材料的制備
        4.2.2 結(jié)果與討論
        4.2.3 小結(jié)
    4.3 氯化鈣加入量對氮硫共摻雜多孔碳材料的影響
        4.3.1 材料的制備
        4.3.2 結(jié)果與討論
        4.3.3 小結(jié)
    4.4 本章總結(jié)
第五章 新型氮摻雜多孔碳材料的制備及性能研究
    5.1 引言
    5.2 利用堿性活化劑制備氮摻雜多孔碳材料
    5.3 新型氮摻雜多孔碳材料的制備及性能研究
    5.4 本章總結(jié)
結(jié)論與展望
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：3656075