發(fā)布時(shí)間：2017-11-23 17:32

  本文關(guān)鍵詞：超級(jí)電容電極材料用活性炭制備性能研究

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【摘要】：超級(jí)電容器作為介于傳統(tǒng)電容器和電池之間的一種新型的儲(chǔ)能元件,正逐漸成為電化學(xué)材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)�；钚蕴拷�(jīng)常被用作超級(jí)電容器電極材料,其結(jié)構(gòu)性質(zhì)對(duì)超級(jí)電容器的性能起決定性影響。本論文旨在實(shí)現(xiàn)用農(nóng)林廢棄物(如木屑、稻殼等))進(jìn)行活性炭的制備,并對(duì)其進(jìn)行性能表征和超級(jí)電容性能測(cè)試,分析并獲得活化工藝-活性炭性能參數(shù)-活性炭電極超級(jí)電容性能三者之間的映射關(guān)系。本論文以磷酸為活化劑,采用一步高溫炭化活化工藝,通過改變?cè)�、浸漬比、活化溫度和活化時(shí)間得到不同結(jié)構(gòu)性能和表面化學(xué)性質(zhì)的活性炭材料,運(yùn)用掃描電鏡、紅外光譜分析儀和全自動(dòng)比表面及孔隙度分析儀對(duì)活性炭材料進(jìn)行性能表征,電化學(xué)工作站對(duì)活性炭電極材料進(jìn)行超級(jí)電容性能的測(cè)試,進(jìn)而獲得改善活性炭材料超級(jí)電容性能的方法。主要研究工作和結(jié)論如下：首先采用杉木木屑、稻殼、松木木屑及梧桐子為原料,獲得具有不同孔隙結(jié)構(gòu)的活性炭。杉木屑、松木屑和梧桐子活性炭具有較大比表面積,分別達(dá)到1625.08 m2儋、1826.94 m2/g和1769.19 m2/g。對(duì)活性炭制備成的電極進(jìn)行電化學(xué)性能測(cè)試,發(fā)現(xiàn)杉木屑活性炭電極具有最高的比電容和能量密度達(dá)到249 F/g和49.8Wh/kg,循環(huán)伏安曲線具有良好電化學(xué)可逆性,并具有較小的內(nèi)阻。因此,本課題采用杉木屑為原料,研究活化工藝、活性炭性能和活性炭電極超級(jí)電容性能之間的映射關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)通過優(yōu)化浸漬比(純干H3PO4/純干原料)、活化溫度等主要工藝參數(shù),可以有效調(diào)控活性炭的孔結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)性質(zhì),研制出適用于超級(jí)電容器的高比表面積、高中孔率和低含氧量的活性炭材料。合理提高浸漬比和活化溫度有利于活性炭孔結(jié)構(gòu)的發(fā)育,但過量浸漬比和過高活化溫度都會(huì)加劇活化過程,造成擴(kuò)孔過度,致使活性炭基體中部分孔隙坍塌,從而降低活性炭收率、比表面積、總孔容和中孔率,并破壞活性炭的表面形貌�；罨瘎┰黾�,使更多的炭基體參與與磷酸的在活化反應(yīng),導(dǎo)致活性炭表面官能團(tuán)增多。而提高活化溫度會(huì)增強(qiáng)活化過程的脫氧反應(yīng),有效清除活性炭表面含氧官能團(tuán)。將獲得的活性炭制備成電極材料進(jìn)行電化學(xué)性能測(cè)試,發(fā)現(xiàn)所制備的杉木活性炭電極材料比表面積與比容量之間并沒有直接線性關(guān)系,孔徑分布對(duì)電極材料的比電容影響很大：通過提高孔容和中孔率能夠改善材料的電容性能,提高比表面積利用率,并提高活性炭電極材料的比容量和能量密度�；钚蕴恐斜砻婧豕倌軋F(tuán)的存在會(huì)導(dǎo)致電容器的比能量和穩(wěn)定性下降。杉木屑活性炭電極材料對(duì)應(yīng)的最佳活化條件為：浸漬比為2、活化溫度為500℃、活化時(shí)間為120 min,其在KOH電解液中的比電容和能量密度高達(dá)249 F/g和49.8 W h/kg的活性炭電極,性能甚至優(yōu)于部分商業(yè)的超級(jí)電容用活性炭。綜上,本論文對(duì)比了不同生物質(zhì)原料活性炭結(jié)構(gòu)性能及其電化學(xué)性能,較為系統(tǒng)的研究了活性炭的制備工藝、孔結(jié)構(gòu)性能和表面化學(xué)性質(zhì)及其超級(jí)電容性能,獲得了高比表面積、高中孔率、電化學(xué)性能優(yōu)良、高比電容、低內(nèi)阻、低成本和工藝簡(jiǎn)單的活性炭材料,對(duì)開發(fā)新型超級(jí)電容用活性炭及優(yōu)化活性炭的制備工藝提供了參考。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM53

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1 陳新龍;王樹林;李生娟;白峰;蘇丹;;超細(xì)活性炭與電極的制備和性能[J];機(jī)械工程材料;2006年10期

2 李學(xué)良;邢高瞻;劉愛菊;;堿性浸洗處理對(duì)生物質(zhì)基活性炭性能影響[J];合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2010年12期

3 王新宇;孫曉峰;張治安;宋海申;賴延清;劉業(yè)翔;;活化劑種類對(duì)活性炭結(jié)構(gòu)及性能的影響[J];中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年04期

4 翟玲娟;肖春英;賈建國(guó);朱春來;郭娟麗;;活性炭材料應(yīng)用研究新進(jìn)展[J];艦船防化;2011年05期

5 耿新;李莉香;安百剛;朱小明;李劍萍;;二次活化對(duì)椰殼基活性炭電化學(xué)性能的影響[J];沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2013年01期

6 王如竹，戴巍，周衡翔，吳靜怡，，賈金平;國(guó)產(chǎn)活性炭－甲醇吸附式制冷性能研究[J];太陽能學(xué)報(bào);1995年02期

7 夏笑虹;張東升;劉洪波;何月德;;炭前驅(qū)體對(duì)活性炭孔結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響[J];功能材料;2010年07期

8 劉平;活性炭及其在脫硫方面的應(yīng)用[J];大眾標(biāo)準(zhǔn)化;2002年02期

9 程玉良;活性炭材料的改性及其應(yīng)用[J];中國(guó)科技信息;2005年19期

10 王艷素;王成揚(yáng);郭春雨;;瀝青基活性炭制備及其電化學(xué)性能研究[J];電源技術(shù);2007年10期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 侯春燕;王公應(yīng);馮良榮;;活性炭載體改性進(jìn)展[A];第六屆全國(guó)工業(yè)催化技術(shù)及應(yīng)用年會(huì)論文集[C];2009年

2 黃偉容;肖澤輝;;活性炭的成型、廢氣處理中的應(yīng)用及發(fā)展前景[A];2008全國(guó)功能材料科技與產(chǎn)業(yè)高層論壇論文集[C];2008年

3 范武波;尹華強(qiáng);郭家秀;;活性炭改性方法研究[A];2012中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（第三卷）[C];2012年

4 厲嘉云;馬磊;盧春山;李小年;;處理方法對(duì)活性炭載體及負(fù)載鈀催化劑性能的影響[A];第一屆全國(guó)化學(xué)工程與生物化工年會(huì)論文摘要集(上)[C];2004年

5 苗婷;周朝華;嚴(yán)春曉;程振興;;活性炭在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用[A];公共安全中的化學(xué)問題研究進(jìn)展（第三卷）[C];2013年

6 陳翠蘭;張本山;高凌云;李芬芬;周雪;;吸附劑活性炭的制備與在處理廢水中的應(yīng)用[A];2010第二屆中國(guó)食品安全高峰論壇論文集[C];2010年

7 湯華民;李江存;舒一蘭;;活性炭材料在空氣凈化中的應(yīng)用[A];公共安全中的化學(xué)問題研究進(jìn)展（第二卷）[C];2011年

8 代曉東;劉欣梅;錢嶺;張建;閻子峰;;天然氣吸附用活性炭制備的放大試驗(yàn)研究[A];第十三屆全國(guó)催化學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

9 蔡芬芬;朱義年;梁美娜;;活性炭改性的研究進(jìn)展及其應(yīng)用[A];2008中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)優(yōu)秀論文集（上卷）[C];2008年

10 侯敏;劉力;王璐;梁海潮;鄧正華;;氧化劑(NH_4)_2S_2O_8處理活性炭對(duì)儲(chǔ)能性能的影響[A];第十二屆中國(guó)固態(tài)離子學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2004年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 本報(bào)記者 明 江;“漂亮”的治污殺手[N];中國(guó)商報(bào);2004年

2 何應(yīng)松;凈化室內(nèi)空氣“黑鉆金烏碳”是一絕[N];中華建筑報(bào);2004年

3 黃宇;為了人們飲水健康[N];中國(guó)信息報(bào);2010年

4 本報(bào)記者 張輝　林澤攀 王建蘭;讓產(chǎn)品更好地滿足市場(chǎng)高品質(zhì)需求[N];中國(guó)綠色時(shí)報(bào);2012年

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

1 于劍峰;陶瓷基孔材料的設(shè)計(jì)、制備及其在污水處理中的應(yīng)用[D];中國(guó)石油大學(xué)(華東);2013年

2 劉恩海;太陽能與生物質(zhì)能聯(lián)合驅(qū)動(dòng)活性炭—甲醇吸附式制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究[D];河南農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

3 周旭健;多孔碳材料對(duì)二VA英吸附特性的機(jī)理研究[D];浙江大學(xué);2016年

4 王玉新;毛竹活性炭的制備及其應(yīng)用研究[D];天津大學(xué);2007年

5 解立平;城市固體有機(jī)廢棄物制備活性炭的研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（過程工程研究所）;2003年

6 代曉東;石油焦基活性炭的制備、修飾與應(yīng)用基礎(chǔ)研究[D];中國(guó)石油大學(xué);2008年

7 孫康;果殼活性炭孔結(jié)構(gòu)定向調(diào)控及應(yīng)用研究[D];中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院;2012年

8 楊繼亮;活性炭在卷煙濾嘴及煙草加工廢水中的應(yīng)用[D];南京林業(yè)大學(xué);2013年

9 陳云;活性炭及其改性催化劑應(yīng)用于碘化氫分解的性能及機(jī)理研究[D];浙江大學(xué);2010年

10 王靜;濕生植物基活性炭的制備、表征及其對(duì)重金屬鎳離子吸附性能的研究[D];山東大學(xué);2014年

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

1 賴奕堅(jiān);成型活性炭的銀離子吸附研究[D];上海交通大學(xué);2009年

2 苗東旭;玉米芯基活性炭的制備及其對(duì)二價(jià)鋅離子吸附性能的研究[D];河北大學(xué);2014年

3 崔穎;以蘆葦為原料多種活性炭材料的制備及其吸—脫附性能研究[D];天津理工大學(xué);2015年

4 張雙雙;活性炭改性對(duì)氣相污染物甲醛及氨吸附去除影響的研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2015年

5 王勇;無患子殘?jiān)钚蕴恐苽浼捌湮叫阅艿难芯縖D];福建師范大學(xué);2015年

6 王大龍;配煤法煙氣脫硫活性炭的制備研究[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué);2015年

7 黃珊珊;HyperCoal基活性炭制備雙電層電容器電極的研究[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué);2015年

8 曾樂;聚酰亞胺基活性炭的制備及性能的研究[D];大連理工大學(xué);2015年

9 侯德粉;活性炭改性及其對(duì)含氫混合氣吸附性能的研究[D];大連理工大學(xué);2015年

10 張微;堿活化石油焦制備活性炭過程中插層鉀的脫插研究[D];大連理工大學(xué);2015年

本文編號(hào)：1219284