本文關(guān)鍵詞：氧化鋅模板協(xié)同氫氧化鉀活化法制備超級(jí)電容器用多孔炭材料

  更多相關(guān)文章： 超級(jí)電容器 多孔炭 氧化鋅 比表面積 電化學(xué)性能

【摘要】：超級(jí)電容器是一種很有潛力的綠色儲(chǔ)能器件,因其具有充放電速度快、循環(huán)壽命長、功率密度大等特點(diǎn)引起人們廣泛的研究興趣。制備比表面積高、孔徑分布適宜、導(dǎo)電性好的電極材料是提高超級(jí)電容器性能的突破口。本文采用氧化鋅模板法制備多孔炭材料,并通過場發(fā)射掃描電鏡、透射電鏡、X-射線衍射分析、X-衍射光電子能譜、氮?dú)馕摳降确椒▽?duì)多孔炭材料進(jìn)行表征,采用循環(huán)伏安、恒流充放電、循環(huán)壽命測試和交流阻抗譜分析炭材料電化學(xué)性能。主要結(jié)論如下:以煤瀝青為碳源,二水醋酸鋅為模板,氫氧化鉀為化學(xué)活化劑,泡沫鎳作為基底,采用微波加熱方式制備多孔炭/鎳復(fù)合材料。當(dāng)煤瀝青、二水醋酸鋅、氫氧化鉀的質(zhì)量分別為3 g、18 g、10 g時(shí),所制備的多孔炭/鎳復(fù)合材料命名為PC/NF_(3-18-10),多孔炭層沿著泡沫鎳的結(jié)構(gòu)框架生長,并相互連接,縮短離子傳輸距離,提高材料導(dǎo)電性。在6 M KOH電解液中,PC/NF_(3-18-10)在0.5 mA/cm~2電流密度下,比容達(dá)到3322 mF/cm~2,當(dāng)電流密度增大近千倍,PC/NF_(3-18-10)面積比容仍達(dá)2135 mF/cm~2。以煤焦油為碳源,納米氧化鋅為模板,氫氧化鉀為活化劑,通過常規(guī)加熱方式,在氬氣氣氛中制備多孔炭材料。當(dāng)煤瀝青、納米氧化鋅、氫氧化鉀的質(zhì)量分別為3 g、18 g、6 g時(shí),所制備的多孔炭命名為PC3-18-6,其比表面積達(dá)1789m~2/g,平均孔徑為3.3 nm,中大孔含量高達(dá)87%,在BMIMPF6電解液中,0.05A/g電流密度下比容為113 F/g,能量密度為62.5 Wh/kg。在20 A/g的電流密度下,比容仍可以達(dá)到42 F/g,具有良好的速率性能。以蒽油為碳源,納米氧化鋅為模板,耦合氫氧化鉀活化,在氬氣氣氛中采用常規(guī)加熱方式制備多孔炭材料DPCX-Y-Z-T(其中X、Y、Z分別代表碳源、模板劑、活化劑的用量,T指炭化終溫)。6 M KOH電解液中容量性能優(yōu)異的兩組材料是DPC8-20-10-800和DPC8-25-10-800,在0.05 A/g電流密度時(shí)比容分別為299 F/g和411 F/g,電流密度增至200 A/g時(shí),比容分別為195 F/g和267 F/g。DPC8-25-10-800材料比表面積高,有氧官能團(tuán)含量大,有利于電解液的浸濕和擴(kuò)散,這也是其比容能達(dá)到411 F/g的原因。DPC8-30-10-800和DPC8-30-10-900兩組材料總孔容較大,中大孔含量多,這種炭材料適合于離子電解液體系,在BMIMPF6電解液中能分別達(dá)到101 Wh/kg和78 Wh/kg的能量密度。
【關(guān)鍵詞】：超級(jí)電容器 多孔炭 氧化鋅 比表面積 電化學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：安徽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ127.11;TM53
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-27
• 1.1 前言10-11
• 1.2 超級(jí)電容器簡介11-18
• 1.2.1 超級(jí)電容器原理及分類11-15
• 1.2.2 超級(jí)電容器結(jié)構(gòu)15-16
• 1.2.3 超級(jí)電容器主要性能指標(biāo)16
• 1.2.4 超級(jí)電容器優(yōu)缺點(diǎn)16-17
• 1.2.5 超級(jí)電容器的應(yīng)用17-18
• 1.3 超級(jí)電容器電極材料18-24
• 1.3.1 金屬氧化物/氫氧化物18-19
• 1.3.2 導(dǎo)電聚合物19
• 1.3.3 碳基材料19-24
• 1.4 超級(jí)電容器電解液24-25
• 1.5 本文選題背景和研究內(nèi)容25-27
• 第二章 實(shí)驗(yàn)27-34
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原料和實(shí)驗(yàn)儀器27-29
• 2.1.1 主要實(shí)驗(yàn)原料27-28
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器28-29
• 2.2 材料表征29-32
• 2.2.1 熱重分析29
• 2.2.2 場發(fā)射掃描電子顯微鏡29
• 2.2.3 透射電子顯微鏡29
• 2.2.4 氮?dú)馕摳角�29-31
• 2.2.5 X 射線衍射分析31
• 2.2.6 X 衍射光電子能譜分析31
• 2.2.7 拉曼光譜分析31-32
• 2.3 電極材料電化學(xué)性能測試32-34
• 2.3.1 循環(huán)伏安法32
• 2.3.2 恒流充放電測試32-33
• 2.3.3 交流阻抗測試33
• 2.3.4 漏電流測試33
• 2.3.5 循環(huán)壽命測試33-34
• 第三章 煤瀝青基多孔炭/鎳復(fù)合材料的制備及其儲(chǔ)電性能34-48
• 3.1 實(shí)驗(yàn)部分34-37
• 3.1.1 微波法制備多孔炭/鎳復(fù)合材料34-35
• 3.1.2 炭電極的制備與超級(jí)電容器組裝35-37
• 3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論37-46
• 3.2.1 熱重分析37-38
• 3.2.2 FESEM和TEM分析38-39
• 3.2.3 XRD分析39-40
• 3.2.4 氮?dú)馕摳椒治?/span>40-41
• 3.2.5 微波溫度曲線41-42
• 3.2.6 電化學(xué)性能測試42-46
• 3.3 本章小結(jié)46-48
• 第四章 煤焦油基多孔炭材料的制備及其儲(chǔ)電性能48-61
• 4.1 實(shí)驗(yàn)部分48-50
• 4.1.1 多孔炭材料的制備48-49
• 4.1.2 多孔炭電極的制備與組裝49-50
• 4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論50-59
• 4.2.1 FESEM和TEM分析50
• 4.2.2 XRD分析50-51
• 4.2.3 氮?dú)馕摳椒治?/span>51-52
• 4.2.4 XPS分析52-54
• 4.2.5 電化學(xué)性能54-59
• 4.3 本章小結(jié)59-61
• 第五章 蒽油基囊狀多孔炭材料的制備及其儲(chǔ)電性能61-79
• 5.1 實(shí)驗(yàn)部分61-62
• 5.1.1 囊狀多孔炭材料的制備61-62
• 5.1.2 囊狀多孔炭電極的制備與組裝62
• 5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論62-77
• 5.2.1 蒽油氣質(zhì)聯(lián)用色譜分析62-63
• 5.2.2 FESEM和TEM分析63-64
• 5.2.3 XRD分析64-65
• 5.2.4 氮?dú)馕摳椒治?/span>65-67
• 5.2.5 XPS分析67-70
• 5.2.6 Raman分析70-71
• 5.2.7 電化學(xué)性能71-77
• 5.3 本章小結(jié)77-79
• 第六章 結(jié)論、創(chuàng)新點(diǎn)以及展望79-82
• 6.1 本文結(jié)論79-80
• 6.2 本文創(chuàng)新點(diǎn)80-81
• 6.3 下一步工作展望81-82
• 參考文獻(xiàn)82-90
• 攻讀碩士學(xué)位期間獲獎(jiǎng)及發(fā)表專利情況90-91
• 致謝91

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 許開卿;吳季懷;范樂慶;冷晴;鐘欣;蘭章;黃妙良;林建明;;水凝膠聚合物電解質(zhì)超級(jí)電容器研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2011年15期

2 梓文;;超高能超級(jí)電容器[J];兵器材料科學(xué)與工程;2013年04期

3 ;歐盟創(chuàng)新型大功率超級(jí)電容器問世[J];功能材料信息;2014年01期

4 周霞芳;;無污染 充電快 春節(jié)后有望面市 周國泰院士解密“超級(jí)電容器”[J];環(huán)境與生活;2012年01期

5 江奇,瞿美臻,張伯蘭,于作龍;電化學(xué)超級(jí)電容器電極材料的研究進(jìn)展[J];無機(jī)材料學(xué)報(bào);2002年04期

6 朱修鋒,王君,景曉燕,張密林;超級(jí)電容器電極材料[J];化工新型材料;2002年04期

7 景茂祥,沈湘黔,沈裕軍,鄧春明,翟海軍;超級(jí)電容器氧化物電極材料的研究進(jìn)展[J];礦冶工程;2003年02期

8 朱磊,吳伯榮,陳暉,劉明義,簡旭宇,李志強(qiáng);超級(jí)電容器研究及其應(yīng)用[J];稀有金屬;2003年03期

9 賀福;碳(炭)材料與超級(jí)電容器[J];高科技纖維與應(yīng)用;2005年03期

10 鄧梅根,楊邦朝,胡永達(dá);卷繞式活性炭纖維布超級(jí)電容器的研究[J];功能材料;2005年08期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 馬衍偉;張熊;余鵬;陳堯;;新型超級(jí)電容器納米電極材料的研究[A];2009中國功能材料科技與產(chǎn)業(yè)高層論壇論文集[C];2009年

2 張易寧;何騰云;;超級(jí)電容器電極材料的最新研究進(jìn)展[A];第二十八屆全國化學(xué)與物理電源學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2009年

3 鐘輝;曾慶聰;吳丁財(cái);符若文;;聚苯乙烯基層次孔碳的活化及其在超級(jí)電容器中的應(yīng)用[A];中國化學(xué)會(huì)第15屆反應(yīng)性高分子學(xué)術(shù)討論會(huì)論文摘要預(yù)印集[C];2010年

4 趙家昌;賴春艷;戴揚(yáng);解晶瑩;;扣式超級(jí)電容器組的研制[A];第十二屆中國固態(tài)離子學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2004年

5 單既成;陳維英;;超級(jí)電容器與通信備用電源[A];通信電源新技術(shù)論壇——2008通信電源學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2008年

6 王燕;吳英鵬;黃毅;馬延風(fēng);陳永勝;;單層石墨用作超級(jí)電容器的研究[A];2009年全國高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集（上冊(cè)）[C];2009年

7 趙健偉;倪文彬;王登超;黃忠杰;;超級(jí)電容器電極材料的設(shè)計(jì)、制備及性質(zhì)研究[A];中國化學(xué)會(huì)第27屆學(xué)術(shù)年會(huì)第10分會(huì)場摘要集[C];2010年

8 張琦;鄭明森;董全峰;田昭武;;基于薄液層反應(yīng)的新型超級(jí)電容器——多孔碳電極材料的影響[A];中國化學(xué)會(huì)第27屆學(xué)術(shù)年會(huì)第10分會(huì)場摘要集[C];2010年

9 馬衍偉;;新型超級(jí)電容器石墨烯電極材料的研究[A];第七屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第7分冊(cè)）[C];2010年

10 劉不厭;彭喬;孫s，

本文編號(hào)：760204