本文關(guān)鍵詞：含N,B,P有機(jī)化合物修飾碳材料的合成及性質(zhì)研究

  更多相關(guān)文章： 碳球 有機(jī)修飾 硼氮雜環(huán) 磷酸酯 比電容

【摘要】：本文以葡萄糖為碳源,丙烯酸為功能添加劑,采用水熱法合成了大小均一表面帶有多羧基官能團(tuán)的富羧基碳球(CCS)。以富羧基碳球(CCS)為原料,通過(guò)偶聯(lián)劑1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽(EDC)將乙二胺連接到碳球表面生成修飾碳球,再與2-甲�；脚鹚岷蛠喠姿岫阴シ磻�(yīng)合成了苯并硼氮雜戊環(huán)磷酸酯化合物修飾的功能碳球,考慮了不同反應(yīng)物用量和反應(yīng)時(shí)間對(duì)反應(yīng)的影響,進(jìn)行反應(yīng)條件優(yōu)化,并將上述反應(yīng)中的乙二胺換成丁二胺和己二胺分別進(jìn)行上述反應(yīng),得到相應(yīng)的功能化碳球。通過(guò)元素分析選出氮含量最高的功能碳球A,并通過(guò)紅外光譜、掃描電子顯微鏡和能譜分析進(jìn)行表征。接著將功能碳球制成工作電極,以0.1 M/L的KOH溶液為電解液,操作電壓范圍為-0.25～0.35 V,進(jìn)行電化學(xué)性質(zhì)測(cè)試,結(jié)果顯示,在0.2 A·g-1的電流密度下的比電容達(dá)到86 F·g-1,相對(duì)于修飾前CCS的比電容37 F·g-1有較大的提高。以功能化碳球A為研究對(duì)象,將其分別在300℃.500℃.700℃.900℃和1100℃下進(jìn)行高溫碳化,產(chǎn)物分別命名為A-300、A-500、A-700、A-900、A-1100,通過(guò)掃描電子顯微鏡進(jìn)行表征,并研究其電化學(xué)性質(zhì),經(jīng)過(guò)對(duì)比得出結(jié)論,在900℃下碳化得到的功能碳材料性能較好,功能化碳材料A-900在0.2A·g-1的電流密度下的比電容達(dá)到149 F·g-q�？紤]了KOH對(duì)碳材料活化的影響,將富羧基碳球CCS與KOH分別以3：1、2：1、1：1、1：2、1：3的質(zhì)量比混合后300℃高溫活化,得到不同形貌的碳球原料,經(jīng)偶聯(lián)劑EDC將乙二胺連接到碳球表面生成修飾碳材料,再與2-甲�；脚鹚岷蛠喠姿岫阴シ磻�(yīng)合成了苯并硼氮雜戊環(huán)磷酸酯化合物修飾的功能化碳材料,對(duì)應(yīng)由不同KOH質(zhì)量比(3：1、2：1、1：1、1：2、1：3)活化的碳球原料制備的功能化碳材料分別命名為B、C、D、E、F,最后將上述產(chǎn)物分別在300℃、500℃、700℃、900℃和1100℃下進(jìn)行高溫碳化,得到產(chǎn)物B-300～1100℃、C-300～1100℃、D-300～1100℃、E-300～1100℃、F-30～1100℃。分別測(cè)試各產(chǎn)物的電化學(xué)性能,其中電化學(xué)性能最好的功能碳材料C-900比電容達(dá)到299F·g-1,將其組成對(duì)稱型超級(jí)電容器,以0.1 M/L的KOH溶液為電解液,0.2A·g-1的電流密度下的比電容達(dá)到191 F·g-1,經(jīng)循環(huán)充放電500次后保持率為90.6%。
【關(guān)鍵詞】：碳球 有機(jī)修飾 硼氮雜環(huán) 磷酸酯 比電容
【學(xué)位授予單位】：遼寧大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ127.11;TM53
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-15
• 引言15-26
• 0.1 碳的概述15
• 0.2 碳球的概述15-18
• 0.2.1 碳球的合成方法16-17
• 0.2.1.1 溶劑(水)熱法16-17
• 0.2.1.2 化學(xué)氣相沉積法17
• 0.2.1.3 模板法17
• 0.2.2 碳球的功能化修飾17-18
• 0.3 超級(jí)電容器的概述18-21
• 0.3.1 超級(jí)電容器的產(chǎn)生18
• 0.3.2 超級(jí)電容器的工作原理及分類18-20
• 0.3.3 超級(jí)電容器的特點(diǎn)20-21
• 0.3.4 超級(jí)電容器的發(fā)展與現(xiàn)狀21
• 0.4 超級(jí)電容器電極材料的發(fā)展現(xiàn)狀21-23
• 0.4.1 碳基材料電極21-22
• 0.4.1.1 活性炭電極材料21-22
• 0.4.1.2 碳納米管電極材料22
• 0.4.1.3 活性炭纖維電極材料22
• 0.4.1.4 碳?xì)饽z電極材料22
• 0.4.2 金屬氧化物電極22
• 0.4.3 導(dǎo)電聚合物電極22
• 0.4.4 復(fù)合材料電極22-23
• 0.4.5 雜原子摻雜碳材料電極23
• 0.5 本文的選題意義和主要研究?jī)?nèi)容23-25
• 本文實(shí)驗(yàn)流程圖25-26
• 第1章 碳球的功能化修飾及其性質(zhì)研究26-57
• 1.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器26-28
• 1.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑26-27
• 1.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器27-28
• 1.2 實(shí)驗(yàn)部分28-33
• 1.2.1 富羧基碳球(CCS)的合成28
• 1.2.2 苯并硼氮雜戊環(huán)磷酸酯化合物修飾的功能化碳球A的合成28-30
• 1.2.3 苯并硼氮雜戊環(huán)磷酸酯化合物修飾的功能化碳球A’的合成30-32
• 1.2.4 苯并硼氮雜戊環(huán)磷酸酯化合物修飾的功能化碳球A”的合成32-33
• 1.3 產(chǎn)物的表征與分析33-39
• 1.3.1 元素分析33-35
• 1.3.2 紅外光譜35-36
• 1.3.3 掃描電子顯微鏡測(cè)試36-37
• 1.3.4 能譜分析37-39
• 1.4 電化學(xué)性質(zhì)分析39-44
• 1.4.1 實(shí)驗(yàn)裝置39
• 1.4.2 工作電極的制備39-40
• 1.4.3 循環(huán)伏安測(cè)試40-41
• 1.4.4 恒電流充放電測(cè)試41-44
• 1.5 功能化碳球的高溫碳化及其性質(zhì)研究44-55
• 1.5.1 乙二胺修飾的功能化碳球a的碳化44-48
• 1.5.1.1 掃描電子顯微鏡測(cè)試44-45
• 1.5.1.2 循環(huán)伏安測(cè)試45-46
• 1.5.1.3 恒電流充放電測(cè)試46-48
• 1.5.2 苯并硼氮雜戊環(huán)磷酸酯化合物修飾的功能化碳球A的碳化48-53
• 1.5.2.1 掃描電子顯微鏡測(cè)試49-50
• 1.5.2.2 循環(huán)伏安測(cè)試50-51
• 1.5.2.3 恒電流充放電測(cè)試51-53
• 1.5.3 交流阻抗測(cè)試53-54
• 1.5.4 循環(huán)穩(wěn)定性測(cè)試54-55
• 1.6 本章小結(jié)55-57
• 第2章 碳材料的KOH刻蝕、功能化修飾及性質(zhì)研究57-85
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器57-59
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑57-58
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器58-59
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分59-61
• 2.2.1 KOH刻蝕碳材料的制備59
• 2.2.2 苯并硼氮雜戊環(huán)磷酸酯化合物修飾的功能化碳材料B、C、D、E、F的制備59-60
• 2.2.3 碳化60-61
• 2.3 電化學(xué)性質(zhì)分析61-75
• 2.3.1 循環(huán)伏安測(cè)試61-66
• 2.3.2 恒電流充放電測(cè)試66-72
• 2.3.3 交流組抗測(cè)試72-73
• 2.3.4 循環(huán)穩(wěn)定性測(cè)試73-75
• 2.4 功能化碳材料的表征與分析75-80
• 2.4.1 紅外光譜75-76
• 2.4.2 元素分析76
• 2.4.3 掃描電子顯微鏡76-79
• 2.4.4 能譜分析79-80
• 2.5 對(duì)稱型超級(jí)電容器的電化學(xué)研究80-83
• 2.5.1 循環(huán)伏安測(cè)試80-81
• 2.5.2 恒電流充放電測(cè)試81-82
• 2.5.3 循環(huán)穩(wěn)定性測(cè)試82-83
• 2.6 本章小結(jié)83-85
• 第3章 結(jié)論85-86
• 致謝86-87
• 參考文獻(xiàn)87-89

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中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 大谷杉郎;李安邦;;碳材料工業(yè)的將來(lái)狀況[J];新型碳材料;1985年02期

2 王文明;臧建鳴;;以蜂窩技術(shù)構(gòu)筑綠色低碳材料的未來(lái)(二)[J];中國(guó)包裝工業(yè);2010年08期

3 何新鋒;含碳材料中碳化硅的測(cè)定[J];理化檢驗(yàn)(化學(xué)分冊(cè));2000年03期

4 譚強(qiáng);;德科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一種硬度接近金鋼石的不含碳材料[J];功能材料信息;2007年02期

5 劉蕾;袁忠勇;;介孔碳材料的研究進(jìn)展[J];中國(guó)科技論文在線;2011年03期

6 陳紅香;馮海波;孟憲虎;;不同碳材料對(duì)揮發(fā)性有機(jī)氣體的吸附性能研究[J];艦船防化;2011年03期

7 程立強(qiáng);劉應(yīng)亮;張靜嫻;袁定勝;徐常威;孫廣輝;;球形碳材料的研究進(jìn)展[J];化學(xué)進(jìn)展;2006年10期

8 蘇沙沙;顧金樓;李永生;施劍林;;介孔碳材料的制備及對(duì)膽紅素的優(yōu)越吸附特性[J];化工新型材料;2011年06期

9 米遠(yuǎn)祝;但悠夢(mèng);胡衛(wèi)兵;;溶劑熱還原法制備蛋殼狀碳材料[J];無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào);2007年10期

10 劉振宇;碳材料的強(qiáng)度演變規(guī)律[J];新型碳材料;1994年01期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前8條

1 趙云輝;劉明賢;劉超;甘禮華;朱大章;徐子頡;陳龍武;;納米結(jié)構(gòu)有序微孔碳材料的制備及其電化學(xué)性能研究[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第十四屆膠體與界面化學(xué)會(huì)議論文摘要集-第4分會(huì)：膠體分散與多組分體系[C];2013年

2 侯珂珂;張安峰;代成義;劉民;郭新聞;;鋯助劑-水熱法合成多級(jí)孔結(jié)構(gòu)介孔碳材料[A];第十七屆全國(guó)分子篩學(xué)術(shù)大會(huì)會(huì)議論文集[C];2013年

3 李敏;鄧慶芳;張凌峰;劉蕾;林秀珍;袁忠勇;;介孔氮化碳材料的制備及其CO_2吸附和電化學(xué)性能[A];第十七屆全國(guó)分子篩學(xué)術(shù)大會(huì)會(huì)議論文集[C];2013年

4 眭劍;馬文林;任書芳;;氮化碳材料的研究進(jìn)展[A];甘肅省化學(xué)會(huì)第二十五屆年會(huì)、第七屆甘肅省中學(xué)化學(xué)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)論文集[C];2007年

5 趙麗;;基于生物質(zhì)衍生物的氮摻雜的碳材料制備及性能研究[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第28屆學(xué)術(shù)年會(huì)第1分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2012年

6 吳樹(shù)昌;溫國(guó)棟;鐘炳偉;谷獻(xiàn)模;王�；�;蘇黨生;;碳材料表面含氧官能團(tuán)在液相硝基苯還原反應(yīng)中的作用[A];第十四屆全國(guó)青年催化學(xué)術(shù)會(huì)議會(huì)議論文集[C];2013年

7 李啟漢;黎海超;陳水挾;;一種高比表面酚醛基多孔碳材料的制備[A];第七屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第2分冊(cè)）[C];2010年

8 歐陽(yáng)潔瑜;于曉慧;陳水抉;;以氧化鎂為活化劑制備高中孔率碳材料[A];2006年全國(guó)功能材料學(xué)術(shù)年會(huì)專輯[C];2006年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

1 荷力勝蜂窩材料集團(tuán) 王文明 臧建鳴;以蜂窩技術(shù)構(gòu)筑綠色低碳材料的未來(lái)[N];中國(guó)包裝報(bào);2014年

2 李迪克　張小安;703所 航天碳材料產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目投產(chǎn)[N];中國(guó)航天報(bào);2011年

3 孟憲軍　記者 王春;高碳材料帶來(lái)低碳生活[N];科技日?qǐng)?bào);2011年

4 蔡金剛;2018年美國(guó)結(jié)構(gòu)碳材料市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)31億美元[N];中國(guó)建材報(bào);2013年

5 黃慧琴 周波;用CD光盤作煉鐵碳材料的試驗(yàn)研究[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2014年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 劉瑞林;生物質(zhì)基多孔碳材料的制備及在吸附、分離與催化中的應(yīng)用研究[D];陜西師范大學(xué);2015年

2 李冀輝;以鱗片石墨為原料的多功能碳材料的制備與應(yīng)用研究[D];河北大學(xué);2009年

3 羅濤;微尺度碳材料的制備和結(jié)構(gòu)、性能表征[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2006年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 孫忠喬;含N,B,P有機(jī)化合物修飾碳材料的合成及性質(zhì)研究[D];遼寧大學(xué);2016年

2 袁金蘋;傒酸酐及氟代氨基芐腈改性氮化碳材料的制備及其光解水制氫[D];鄭州大學(xué);2015年

3 王首培;微/納米結(jié)構(gòu)N摻雜聚合物及相關(guān)碳材料：控制合成、功能化、應(yīng)用[D];鄭州大學(xué);2015年

4 劉磊;微介孔復(fù)合碳材料的制備及電容器性能研究[D];太原理工大學(xué);2016年

5 張長(zhǎng)存;生物質(zhì)碳材料的制備及其性能研究[D];山東建筑大學(xué);2016年

6 劉欣;碳材料表面化學(xué)結(jié)構(gòu)對(duì)SO_2吸附及氧化影響的量子化學(xué)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

7 陳剛;幾種介孔碳材料的制備[D];長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué);2013年

8 王巖巖;多級(jí)孔碳材料的制備與表征[D];河北科技大學(xué);2014年

9 張濤;生物質(zhì)碳材料的制備及其超電容性能研究[D];南京航空航天大學(xué);2013年

10 楊珊珊;碳材料摻雜絲素蛋白復(fù)合材料的制備及其性能研究[D];華東理工大學(xué);2015年

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本文編號(hào)：556066