本文關(guān)鍵詞：生物質(zhì)活性碳作為超級電容器電極的制備及性質(zhì)研究

  更多相關(guān)文章： 超級電容器 活性碳 生物質(zhì) 電容 稻殼 向日葵花籽殼

【摘要】：超級電容器是一種介于傳統(tǒng)電容器和二次充電電池之間的綠色儲能器件，由于其擁有循環(huán)壽命長、功率密度高、充放電速率快等特性，使其在電動汽車、消費電子以及儲能領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，但是其主要缺點就是電極材料制作成本較高。電極材料的結(jié)構(gòu)特點影響著電容器的電化學(xué)性能。近年來，通過優(yōu)化電極材料來提高超級電容器的電容性能成為該方向的研究熱點。本文以廉價的生物質(zhì)為原料，通過碳化和活化法，獲得了優(yōu)異的電化學(xué)性能的電極材料，主要研究成果如下： 本文系統(tǒng)地研究了不同活化溫度處理得到的稻殼碳的物理性能和電化學(xué)性能。在活化溫度為400℃到900℃范圍內(nèi)，通過KOH活化法將稻殼轉(zhuǎn)化成活性碳，并且作為兩電極超級電容器的電極材料。SiO2的納米微晶分布在稻殼的無定形碳基質(zhì)中，在活化處理過程中，活性碳由于SiO2的去除產(chǎn)生孔洞結(jié)構(gòu)，而且隨著溫度的升高，稻殼碳的有序化程度有所增加。再通過BET測試分析后，稻殼碳的比表面積最大可達(dá)到3145m2g-1。將該材料作為電極材料，分別在水和有機體系電解液中進(jìn)行了電化學(xué)測試，測試結(jié)果表明：在水系以及有機體系電解液中，800℃活化溫度制得的稻殼碳材料分別可以獲得367F g-1和174F g-1的最佳電化學(xué)性能。與其他商用活性碳相比，稻殼碳材料表現(xiàn)出了優(yōu)異的電化學(xué)倍率和循環(huán)性能，經(jīng)過30000次循環(huán)后，，容量幾乎沒有衰減。 通過碳化和ZnCl2活化法制備葵花籽殼碳材料，并將其應(yīng)用于雙電層電容器。通過N2吸附測試分析方法表征了納米多孔碳的比表面積和孔徑結(jié)構(gòu)，測試結(jié)果表明：多孔碳的比表面積和孔徑結(jié)構(gòu)與活化處理的溫度以及ZnCl2活化劑比例息息相關(guān)。在活化溫度為650℃，活化比為1:2時可以獲得最大為1604m2g-1的比表面積。電化學(xué)測試結(jié)果表明：該材料在6M KOH水系電解液中獲得226F g-1的比電容，而且容量保持率也最佳。更重要的是，該材料的電容性能相比其他多孔碳和商用木質(zhì)活性碳材料更為優(yōu)異，從而促進(jìn)了向日葵花籽殼碳材料在雙電層超級電容器中的應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】：超級電容器 活性碳 生物質(zhì) 電容 稻殼 向日葵花籽殼
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK6;TM53
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-29
• 1.1 超級電容器的簡介12-16
• 1.1.1 超級電容器的發(fā)展及研究現(xiàn)狀12-13
• 1.1.2 超級電容器的結(jié)構(gòu)13-14
• 1.1.3 超級電容器的特點14-15
• 1.1.4 超級電容器的應(yīng)用15-16
• 1.2 超級電容器的工作原理與分類16-18
• 1.2.1 雙電層電容器16-17
• 1.2.2 法拉第準(zhǔn)電容器17-18
• 1.3 超級電容器的碳材料18-21
• 1.3.1 活性碳18-19
• 1.3.2 模板碳19-20
• 1.3.3 碳納米管20
• 1.3.4 其他碳材料20-21
• 1.4 論文選題目的、意義和研究內(nèi)容21-23
• 1.4.1 問題的提出21
• 1.4.2 目的和意義21
• 1.4.3 研究內(nèi)容21-23
• 參考文獻(xiàn)23-29
• 第2章 實驗材料與實驗方法29-36
• 2.1 實驗材料與藥品29
• 2.2 實驗儀器與設(shè)備29-30
• 2.3 材料的物化性能表征方法30-32
• 2.3.1 孔徑分布測試與比表面積（BET）測試30
• 2.3.2 X 射線衍射（XRD）30-31
• 2.3.3 拉曼光譜（Raman）31
• 2.3.4 掃描電子顯微鏡（SEM）31-32
• 2.3.5 透射電子顯微鏡（TEM）32
• 2.4 電化學(xué)表征方法32-34
• 2.4.1 循環(huán)伏安法(CV)32
• 2.4.2 恒流充放電法（GCD）32-33
• 2.4.3 電化學(xué)阻抗（EIS）33-34
• 參考文獻(xiàn)34-36
• 第3章 稻殼碳的組成、結(jié)構(gòu)及電化學(xué)性能研究36-54
• 3.1 引言36-37
• 3.2 實驗部分37-39
• 3.2.1 稻殼碳的制備37
• 3.2.2 稻殼碳電極的制備37
• 3.2.3 稻殼碳材料的物理性能表征37-38
• 3.2.4 稻殼碳材料的電化學(xué)性能表征38-39
• 3.3 結(jié)果與討論39-50
• 3.3.1 稻殼碳材料的組成、結(jié)構(gòu)與形貌分析39-43
• 3.3.2 稻殼碳材料的電化學(xué)性能研究43-50
• 3.4 本章小結(jié)50-52
• 參考文獻(xiàn)52-54
• 第4章 葵瓜子殼活性碳的制備、表征及電化學(xué)性能研究54-69
• 4.1 前言54-55
• 4.2 實驗部分55-56
• 4.2.1 葵花籽殼活性碳的制備55
• 4.2.2 葵花籽殼活性碳電極的制備55-56
• 4.2.3 葵花籽殼碳材料的物理性能表征56
• 4.2.4 葵花籽殼碳材料的電化學(xué)性能表征56
• 4.3 結(jié)果與討論56-66
• 4.3.1 葵花籽殼碳材料的組成、結(jié)構(gòu)與形貌分析56-59
• 4.3.2 向日葵花籽殼碳材料的電化學(xué)性能研究59-66
• 4.4 本章小結(jié)66-68
• 參考文獻(xiàn)68-69
• 第5章 結(jié)論與展望69-71
• 作者簡介及碩士期間取得的科研成果71-72
• 致謝72

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 郭玉鵬,楊少鳳,趙敬哲,王子忱,趙慕愚;由稻殼制備高比表面積活性炭[J];高等學(xué)�；瘜W(xué)學(xué)報;2000年03期

2 郭培志;季倩倩;張麗莉;趙善玉;趙修松;;花生殼制備微孔炭及其在電化學(xué)超級電容器中的應(yīng)用(英文)[J];物理化學(xué)學(xué)報;2011年12期

本文編號：780349