電極材料和電解液是決定超級(jí)電容器電化學(xué)性能的重要因素。碳材料因其高比表面積、可控的形貌、良好的導(dǎo)電性、低成本以及環(huán)境友好性等優(yōu)點(diǎn)是雙電層超級(jí)電容器理想的電極材料。各類生物質(zhì)因其資源豐富、種類多樣、可再生、廉價(jià)和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于制備碳基儲(chǔ)能材料。本論文以廉價(jià)的生物質(zhì)材料為原料制備高性能的多孔碳電極材料,研究其形貌、孔分布以及表面元素與其電化學(xué)性能之間的構(gòu)效關(guān)系,并將其應(yīng)用于高性能超級(jí)電容器器件。同時(shí),本論文通過(guò)自活化策略簡(jiǎn)化多孔碳材料制備工藝,以進(jìn)一步降低生物質(zhì)多孔碳電極材料的制備成本;通過(guò)石墨化提高生物質(zhì)基多孔碳的倍率性能,以滿足超級(jí)電容器超快速充放電的需要;通過(guò)開(kāi)發(fā)新型堿性水系電解液,擴(kuò)大雙電層超級(jí)電容器的工作電壓,以提高雙電層超級(jí)電容器的能量密度。（1）以芹菜為原料,通過(guò)自活化策略一步簡(jiǎn)易制備了氮摻雜微孔碳材料。所制備氮摻雜微孔碳材料繼承了芹菜生物組織中發(fā)達(dá)的水傳輸系統(tǒng),顯示出具有開(kāi)放微孔的分級(jí)多孔結(jié)構(gòu)。其比表面積最高達(dá)1186 m~2 g^-1,平均微孔孔徑達(dá)0.94 nm。氮雜原子摻雜增強(qiáng)了所制備樣品的潤(rùn)濕能力、電導(dǎo)率和表面活性,改善了微孔中電解質(zhì)... 

【文章頁(yè)數(shù)】：77 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 超級(jí)電容器簡(jiǎn)介
        1.2.1 超級(jí)電容器的分類及儲(chǔ)能機(jī)理
    1.3 超級(jí)電容器電極材料
        1.3.1 碳材料
        1.3.2 金屬氧化物
        1.3.3 導(dǎo)電聚合物
    1.4 提高多孔碳電化學(xué)性能的方法
    1.5 生物質(zhì)碳材料研究進(jìn)展
    1.6 本文的選題依據(jù)及主要研究?jī)?nèi)容
        1.6.1 選題依據(jù)
        1.6.2 研究?jī)?nèi)容
第二章 實(shí)驗(yàn)藥品、儀器設(shè)備及表征方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)藥品及儀器設(shè)備
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)藥品
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器
    2.2 材料的表征方法
    2.3 電化學(xué)性能測(cè)試
第三章 自活化法一步制備生物質(zhì)基氮摻雜微孔碳及其電容性能研究
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 氮摻雜微孔碳材料的制備
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 樣品的形貌、比表面積及孔徑分布分析
        3.3.2 樣品的拉曼光譜分析及XRD分析
        3.3.3 樣品的電感耦合等離子體串聯(lián)質(zhì)譜法分析(ICP-MS/MS)及XPS分析
        3.3.4 樣品的電化學(xué)性能測(cè)試
    3.4 本章小結(jié)
第四章 具有超高倍率性能的梧桐落葉衍生半石墨化生物質(zhì)多孔碳的制備及其電容性能研究
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 梧桐落葉衍生多孔碳的制備
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 梧桐落葉衍生的熱解碳的石墨化機(jī)理
        4.3.2 樣品的形貌分析
        4.3.3 樣品的比表面積及孔徑分布分析
        4.3.4 樣品的XRD、拉曼和電導(dǎo)率分析
        4.3.5 樣品的表面元素的分析
        4.3.6 樣品的電化學(xué)性能測(cè)試
    4.4 本章小結(jié)
第五章 菠蘿皮衍生半石墨化多孔碳的制備及其在新型堿性混合電解液中電容行為研究
    5.1 引言
    5.2 實(shí)驗(yàn)部分
        5.2.1 菠蘿皮衍生多孔碳的制備
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 樣品的形貌分析
        5.3.2 樣品的比表面積及孔徑分布分析
        5.3.3 樣品的XRD、拉曼和電導(dǎo)率分析
        5.3.4 樣品的表面元素的分析
        5.3.5 樣品的電化學(xué)性能測(cè)試
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄 A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]超級(jí)電容器電極材料研究進(jìn)展[J]. 李艷梅,郝國(guó)棟,崔平,伊廷鋒.  化學(xué)工業(yè)與工程. 2020(01)
[2]三維石墨烯基復(fù)合材料作為超級(jí)電容器電極的研究進(jìn)展[J]. 李萌瑞,熊傳銀,李冰冰.  陜西科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2019(05)
[3]碳納米管/導(dǎo)電高分子功能復(fù)合材料的合成與應(yīng)用[J]. 付海,李航,尹曉剛,班大明,龔維.  功能材料. 2019(08)
[4]Dominant role of wettability in improving the specific capacitance[J]. Tongtong Liu,Kai Wang,Yongxiu Chen,Shuangliang Zhao,Yongsheng Han.  Green Energy ＆ Environment. 2019(02)
[5]Nitrogen-doped hierarchical porous carbon from polyaniline/silica self-aggregates for supercapacitor[J]. Peipei Li,Dazhi Zhang,Yunhui Xu,Caihua Ni,Gang Shi,Xinxin Sang.  Chinese Journal of Chemical Engineering. 2019(03)
[6]超級(jí)電容器活性炭材料改性的研究進(jìn)展[J]. 高明,王皓正,孫怡,秦占斌,高筠.  化學(xué)工程師. 2016(09)
[7]Preparation of spiro-type quaternary ammonium salt via economical and efficient synthetic route as electrolyte for electric double-layer capacitor[J]. 周宏明,孫文佼,李薦.  Journal of Central South University. 2015(07)
[8]超級(jí)電容器的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 余麗麗,朱俊杰,趙景泰.  自然雜志. 2015(03)
[9]國(guó)內(nèi)外超級(jí)電容器的研究發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 周曉航,方鯤,李玫.  新材料產(chǎn)業(yè). 2015(03)
[10]金屬氧化物/碳超級(jí)電容器復(fù)合材料研究進(jìn)展[J]. 張宗杰,解勤興,張宇峰.  綿陽(yáng)師范學(xué)院學(xué)報(bào). 2014(02)



本文編號(hào)：3720673