現(xiàn)如今社會不斷發(fā)展,但環(huán)境污染也伴隨而來。在這個提倡綠色環(huán)保的時代,我們對能源技術有了新的要求。有別于傳統(tǒng)的能源技術,對新興的能源技術的要求是更先進更實用而且要更環(huán)保。超級電容器是一種新型的綠色環(huán)保儲能裝置,上個世紀80年代末由于新能源汽車的發(fā)展要求,超級電容器的研制開始成為熱點,并且一直延續(xù)至今。超級電容器的性能主要受電極的影響,所以電極材料的選擇成為了成就良好性能的超級電容器的關鍵。多孔碳材料由于能夠提供超大的比表面積、物理化學性能穩(wěn)定且制備方法簡便等特點使其成為相當有競爭力的超級電容器電極材料。為了進一步提高超級電容器的電化學性能,我們在多孔碳材料中引入雜原子是一種行之有效的方法。雜原子的存在不僅可以使電極材料有更良好的潤濕性和導電性,甚至能夠為離子與電極接觸提供更多的活性位點。在本課題中,我們選擇聚偏氟乙烯(PVDF)作為碳源物質,通過物理或化學的方法引入雜原子基團,使用硬模板或軟模板來引入介孔,從而制備雜原子含量充足孔道結構合適的多孔材料。本課題的主要工作如下:(1)我們用PVDF混合PVP制備碳前驅體,預碳化后加入KOH活化劑在600°C-900°C溫度下氮氣保護活化2 h...

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 超級電容器及其工作原理
    1.3 雜原子多孔碳材料的制備
        1.3.1 軟模板法制備介孔
        1.3.2 硬模板法制備介孔
        1.3.3 無模板法制備介孔
        1.3.4 氮摻雜多孔碳的制備
        1.3.5 磷摻雜多孔碳的制備
    1.4 論文的選題思路、內容和主要創(chuàng)新點
        1.4.1 論文的選題思路
        1.4.2 論文的內容
        1.4.3 論文的主要創(chuàng)新點
第2章 實驗藥品、儀器和材料表征方法
    2.1 實驗藥品
    2.2 實驗設備或儀器
    2.3 樣品的表征方法
        2.3.1 掃描電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope,SEM)
        2.3.2 透射電子顯微鏡(Transmission Electron Microscopy,TEM)
        2.3.3 紅外光譜分析(Infrared Spectroscopy,IR)
        2.3.4 核磁共振波普分析(Nuclear Magnetic Resonance Spectrum,NMR)
        2.3.5 比表面積及孔徑(specific surface area and pore size analysis)
        2.3.6 X射線衍射分析(X-Ray Diffraction,XRD)
        2.3.7 拉曼光譜(Raman)
        2.3.8 X射線光電子能譜(XPS)
    2.4 多孔碳的電化學表征
        2.4.1 電極的制備
        2.4.2 電化學性能測試方法
第3章 以PVDF為碳源的氮摻雜多孔碳材料的制備及其在超級電容器的應用研究
    3.1 引言
    3.2 氮摻雜多孔碳CK-x-y的合成
    3.3 氮摻雜多孔碳CK-4-900 的結構和組成表征
        3.3.1 掃描電鏡和透射電鏡分析
        3.3.2 N2 吸附-脫附測試分析
        3.3.3 X射線衍射和拉曼能譜測試分析
        3.3.4 X射線光電子能譜分析
    3.4 氮摻雜多孔碳CK-4-y三電極電化學性能測試分析
        3.4.1 循環(huán)伏安測試分析
        3.4.2 恒流充放電測試分析
        3.4.3 電化學阻抗測試及循環(huán)穩(wěn)定性能分析
    3.5 CK-4-900 的兩電極電化學性能測試分析
    3.6 本章小結
第4章 以PVDF為碳源氮磷共摻雜硬模板法多孔碳材料的制備及其電化學性能的研究
    4.1 引言
    4.2 氮磷共摻雜多孔碳CNP-x-y的制備
    4.3 氮磷共摻雜多孔碳CNP-x-y的結構和組成表征
        4.3.1 掃描電子和透射電子顯微鏡分析
        4.3.2 N₂ 吸附-脫附測試分析
        4.3.3 X射線衍射能譜和拉曼能譜測試分析
        4.3.4 X射線光電子能譜分析
    4.4 氮磷共摻雜多孔碳CNP-5-y三電極電化學性能測試分析
        4.4.1 循環(huán)伏安測試分析
        4.4.2 恒流充放電測試分析
        4.4.3 電化學阻抗測試及循環(huán)穩(wěn)定性能分析
    4.5 CNP-5-800 全固態(tài)超級電容器電化學性能測試分析
    4.6 本章小結
第5章 以PVDF為碳源的氮摻雜軟模板法多孔碳材料的制備及其電化學性能的研究
    5.1 引言
    5.2 氮摻雜多孔碳CN-x的制備
    5.3 氮摻雜多孔碳CN-x的結構和組成表征
        5.3.1 紅外光譜和核磁共振氫譜分析
        5.3.2 電子顯微鏡分析和N2 吸附-脫附測試分析
        5.3.3 X射線衍射能譜和拉曼能譜測試分析
        5.3.4 X射線光電子能譜分析
    5.4 氮摻雜多孔碳CN-x三電極電化學性能測試分析
        5.4.1 循環(huán)伏安測試分析和恒流充放電測試分析
        5.4.2 電化學阻抗測試及循環(huán)穩(wěn)定性能分析
    5.5 CN-900 在兩電極系統(tǒng)的電化學性能測試分析
        5.5.1 水系兩電極系統(tǒng)電化學測試分析
        5.5.2 全固態(tài)超級電容器的電化學測試分析
    5.6 本章小結
第6章 總結與展望
    6.1 總結
    6.2 展望
參考文獻
致謝
攻讀學位期間研究成果



本文編號：3878964