發(fā)布時(shí)間：2017-08-23 01:19

  本文關(guān)鍵詞：多孔碳材料的制備及電化學(xué)儲(chǔ)能的應(yīng)用

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【摘要】：多孔碳納米材料由于具有較高的比表面積和一定的導(dǎo)電性,在表面及導(dǎo)電性相關(guān)的電化學(xué)電極材料及污染物處理等方面有巨大的應(yīng)用潛力。特別是在超級(jí)電容器電極材料方面,多孔碳的較高表面積、多維孔道結(jié)構(gòu)、合適孔徑和一定的導(dǎo)電性都有利于電荷和電解質(zhì)離子的快速傳輸,從而提供較高比容、倍率性能及循環(huán)穩(wěn)定性,有效提高電容器件能量密度和功率輸出特性。本文主要采用天然原料作為前驅(qū)物,通過碳化和活化處理,制備高性能超級(jí)電容器電極材料,主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面:⑴以法國(guó)梧桐果實(shí)為原料,采用高溫碳化及堿活化,獲得具有一定石墨化、較高比表面積(1012 m2 g-1),兼具微孔、介孔及大孔的親水性多級(jí)孔結(jié)構(gòu)的碳微米管,通過三種孔結(jié)構(gòu)協(xié)同作用建立高效電解質(zhì)/電荷傳輸通道,將其用于電雙層超級(jí)電容器能提供較高比容(215.38 F g-1)、倍率及循環(huán)穩(wěn)定性。同時(shí)利用該多孔碳微米管的高比表面積用于有機(jī)染料進(jìn)行吸附處理,獲得了550 mg g-1的吸附容量,同時(shí)對(duì)吸附等溫線、吸附動(dòng)力學(xué)及方式進(jìn)行了系統(tǒng)分析,探討了這類材料在表面相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用性能與其結(jié)構(gòu)特征之間的聯(lián)系。⑵以蛋清作為異質(zhì)元素和碳源,與石墨烯進(jìn)行高溫碳化和活化處理,獲得了氮摻雜石墨烯包覆多孔碳材料,并探討了這類復(fù)合材料在超級(jí)電容器電極材料中的電化學(xué)儲(chǔ)能性能。在這類復(fù)合物中,氮元素的摻雜,以及石墨烯與多孔碳之間多維孔道結(jié)構(gòu)都有助于器件的儲(chǔ)能性能,所制作的超級(jí)電容器比電容高達(dá)333 F g-1,并且具有較高的倍率和循環(huán)性能。將單個(gè)器件通過串聯(lián)組裝形成的電容組件仍能維持較高比容,顯示出該材料在電化學(xué)儲(chǔ)能方面的應(yīng)用潛力。⑶采用魚鱗作為前驅(qū)體,通過碳化處理獲得了較高石墨化程度的多層片狀多孔碳納米材料,將其用于電雙層電容器的電極材料,其比容接近200 F g-1。另外采用水熱處理魚鱗制備出碳量子點(diǎn),其量子產(chǎn)率高達(dá)0.52,該量子點(diǎn)在各種金屬離子存在的復(fù)雜化學(xué)環(huán)境中仍能保持良好的發(fā)光性能,可望在熒光分析方面獲得較好抗干擾能力。
【關(guān)鍵詞】：超級(jí)電容器 多孔碳 氮摻雜
【學(xué)位授予單位】：河南師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM53
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-24
• 1.1 引言10
• 1.2 超級(jí)電容器簡(jiǎn)單介紹10-14
• 1.2.1 超級(jí)電容器工作原理10-12
• 1.2.2 電池和碳基質(zhì)超級(jí)電容器的對(duì)比12-14
• 1.3 碳基質(zhì)超級(jí)電容器應(yīng)用中的影響因素14-18
• 1.3.1 超級(jí)電容器的成本問題14-15
• 1.3.2 碳基質(zhì)電極材料的孔徑15-16
• 1.3.3 超級(jí)電容器的老化問題16-17
• 1.3.4 超級(jí)電容器的自放電現(xiàn)象17-18
• 1.4 多孔碳的活化方式18-20
• 1.4.1 物理活化18-19
• 1.4.2 化學(xué)活化19-20
• 1.4.3 物理活化和化學(xué)活化綜合應(yīng)用20
• 1.5 多孔碳摻雜20-22
• 1.5.1 氮原子摻雜20-21
• 1.5.2 硼原子摻雜21
• 1.5.3 硫磷原子摻雜21-22
• 1.6 本論文研究的主要內(nèi)容22-24
• 第二章 桐樹球多孔碳在超級(jí)電容器和染料吸附中的應(yīng)用24-39
• 2.1 前言24-25
• 2.2 實(shí)驗(yàn)步驟25-27
• 2.2.1 合成a-PFCs25
• 2.2.2 形貌表征測(cè)試25
• 2.2.3 電化學(xué)測(cè)試25-26
• 2.2.4 吸附測(cè)試26-27
• 2.3 結(jié)果與討論27-38
• 2.3.1 形貌與結(jié)構(gòu)27-31
• 2.3.2 電化學(xué)測(cè)試31-35
• 2.3.3 吸附性能35-38
• 2.4 結(jié)論38-39
• 第三章 雞蛋蛋白多孔碳在超級(jí)電容器中的應(yīng)用39-52
• 3.1 引言39-41
• 3.2 實(shí)驗(yàn)步驟41-42
• 3.2.1 制備雞蛋蛋白多孔碳41-42
• 3.2.2 形貌和電性能測(cè)試42
• 3.3 結(jié)果與分析42-51
• 3.3.1 形貌與結(jié)構(gòu)42-45
• 3.3.2 電化學(xué)性能測(cè)試45-51
• 3.4 結(jié)論51-52
• 第四章 魚鱗多孔碳在超級(jí)電容器和熒光中的應(yīng)用52-62
• 4.1 引言52-53
• 4.2 實(shí)驗(yàn)步驟53-54
• 4.2.1 制備FS多孔碳材料53
• 4.2.2 合成FS碳量子點(diǎn)53
• 4.2.3 形貌表征和電化學(xué)測(cè)試53
• 4.2.4 熒光性能測(cè)試53-54
• 4.3 結(jié)果與討論54-61
• 4.3.1 形貌與結(jié)構(gòu)54-57
• 4.3.2 電化學(xué)性能測(cè)試57-60
• 4.3.3 熒光性能測(cè)試60-61
• 4.4 結(jié)論61-62
• 第五章 結(jié)論62-63
• 參考文獻(xiàn)63-74
• 致謝74-75
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄75-76

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