本文關(guān)鍵詞：豆粕活性炭的微觀結(jié)構(gòu)及其電化學(xué)性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：超級(jí)電容器因其充電時(shí)間短、工作壽命長(zhǎng)、使用溫度范圍寬、對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)異的性能,使其在儲(chǔ)能領(lǐng)域得以突顯。目前,人們主要研究超級(jí)電容器的電極材料,以獲得高比容的超級(jí)電容器。而炭材料更以高比表面積、優(yōu)異的電化學(xué)性能、綠色無污染等特點(diǎn)受到廣大科研工作者的青睞。在此,為了得到高比電容炭電極材料,我們主要進(jìn)行了如下工作。本文以豆粕為炭源:(1)首先在400 oC條件下對(duì)豆粕進(jìn)行預(yù)炭化,然后以KOH為活化劑,采用KOH/C之比(質(zhì)量比)為1、2、3、4在800 oC對(duì)預(yù)炭化所得炭粉進(jìn)行活化探索活化比例對(duì)活性炭DP-X-Y(X:活化比例;Y:活化溫度)結(jié)構(gòu)性能的影響;另外還在KOH/C之比為3時(shí),分別在600、700、800、900 oC下進(jìn)行活化探索溫度對(duì)活性炭結(jié)構(gòu)性能的影響(2)用ZnCl2作為活化劑,在550 oC下以ZnCl2/DP(氯化鋅/豆粕)之比(質(zhì)量比)分別為0.5、1、2對(duì)豆粕進(jìn)行活化;同時(shí),當(dāng)ZnCl2/DP為1時(shí),還在450oC和600oC對(duì)豆粕進(jìn)行活化,以探索制備活性炭ZDP-X-Y(X:活化比例;Y:活化溫度)的最優(yōu)工藝條件。同時(shí),我們還分別用拉曼光譜儀、X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡和紅外光譜儀等測(cè)試儀器對(duì)活性炭的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。并用KOH電解液,在兩電極體系中研究了豆粕活性炭的電化學(xué)性能。結(jié)果表明:以KOH為活化劑時(shí),在800 oC下隨著活化比例的增大,豆粕活性炭的石墨層間逐漸打開;當(dāng)KOH/C為3時(shí),活化溫度升高時(shí),活性炭的石墨化程度先減小后增大,炭結(jié)構(gòu)蝕刻加劇。經(jīng)檢測(cè),試樣DP-3-800具有超高的比表面積和優(yōu)越的分級(jí)孔結(jié)構(gòu)。在電化學(xué)測(cè)試中,其比電容值可達(dá)250 F g-1。在5 A g-1的電流密度下,10000次循環(huán)后,其比電容值保持率為97%;以ZnCl2為活化劑時(shí),隨著活化比例的升高,所得活性炭的石墨化程度先減小后增大。經(jīng)元素檢測(cè)分析,低溫下獲得的豆粕活性炭中含有氮元素,在其循環(huán)伏安測(cè)試曲線中可以清晰的看到氧化還原峰的存在,即在測(cè)試中有贗電容產(chǎn)生。測(cè)試結(jié)果顯示,試樣ZDP-1-550具有最高的比電容值,能夠達(dá)到121F g-1。
【關(guān)鍵詞】：超級(jí)電容器 豆粕 活性炭 雙電層電容 贗電容
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ424.1;TM53
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-25
• 1.1 引言11
• 1.2 超級(jí)電容器綜述11-15
• 1.2.1 超級(jí)電容器的結(jié)構(gòu)與分類11-12
• 1.2.2 超級(jí)電容器工作原理12-14
• 1.2.3 超級(jí)電容器的優(yōu)點(diǎn)14-15
• 1.3 電極材料電化學(xué)性能影響因素15-18
• 1.3.1 比表面積16
• 1.3.2 孔結(jié)構(gòu)16-17
• 1.3.3 表面官能團(tuán)17
• 1.3.4 導(dǎo)電性17-18
• 1.4 炭基電極材料研究進(jìn)展18-22
• 1.4.1 炭納米管18-19
• 1.4.2 炭氣凝膠19
• 1.4.3 炭纖維19-20
• 1.4.4 石墨烯20-21
• 1.4.5 活性炭21-22
• 1.5 本課題內(nèi)容和意義22-25
• 1.5.1 本課題意義22-23
• 1.5.2 本課題內(nèi)容23-25
• 第2章 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與檢測(cè)25-35
• 2.1 實(shí)驗(yàn)儀器和試劑25-26
• 2.1.1 主要儀器25
• 2.1.2 主要試劑25-26
• 2.2 材料結(jié)構(gòu)測(cè)試26-30
• 2.2.1 孔結(jié)構(gòu)測(cè)試26-27
• 2.2.2 X射線衍射(XRD)分析27
• 2.2.3 場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM)分析27-28
• 2.2.4 透射電子顯微鏡(TEM)28-29
• 2.2.5 拉曼光譜(Raman)分析29
• 2.2.6 紅外光譜(FIRT)分析29-30
• 2.3 電化學(xué)性能測(cè)試30-32
• 2.3.1 循環(huán)伏安測(cè)試30-31
• 2.3.2 交流阻抗譜測(cè)試31
• 2.3.3 恒流充放電測(cè)試31-32
• 2.3.4 循環(huán)壽命測(cè)試32
• 2.4 試樣及電極制備工藝流程32-35
• 2.4.1 試樣制備32-33
• 2.4.2 電極制備33-35
• 第3章 KOH活化法制備豆粕活性炭的微觀結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能35-46
• 3.1 引言35
• 3.2 豆粕活性炭結(jié)構(gòu)表征與分析35-42
• 3.2.1 拉曼光譜分析35-37
• 3.2.2 X射線衍射分析37-38
• 3.2.3 材料的形貌及微觀結(jié)構(gòu)38-40
• 3.2.4 紅外光譜分析40
• 3.2.5 孔結(jié)構(gòu)分析40-42
• 3.3 豆粕活性炭電化學(xué)性能研究42-45
• 3.3.1 循環(huán)伏安測(cè)試分析43
• 3.3.2 交流阻抗和循環(huán)壽命43-45
• 3.4 本章小結(jié)45-46
• 第4章 ZnCl_2活化法制備豆粕活性炭的微觀結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能46-59
• 4.1 引言46
• 4.2 結(jié)構(gòu)與形貌分析46-52
• 4.2.1 拉曼光譜分析46-48
• 4.2.2 XRD分析48
• 4.2.3 SEM和TEM分析48-50
• 4.2.4 紅外光譜分析50-51
• 4.2.5 孔結(jié)構(gòu)分析51-52
• 4.3 電化學(xué)性能測(cè)試52-58
• 4.3.1 循環(huán)伏安測(cè)試52-55
• 4.3.2 交流阻抗測(cè)試55-56
• 4.3.3 恒流充放電測(cè)試56-58
• 4.4 本章小結(jié)58-59
• 結(jié)論59-60
• 參考文獻(xiàn)60-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果68-69
• 致謝69

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