本文關(guān)鍵詞：重質(zhì)炭源制備高附加值多孔炭用于超級(jí)電容器

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【摘要】：石油消耗量的日益增大,優(yōu)質(zhì)石油資源日益減少,油的重質(zhì)化現(xiàn)象越來越嚴(yán)重,重質(zhì)油的輕質(zhì)化技術(shù)和煤制油技術(shù)成為彌補(bǔ)石油巨大消耗量的有效途徑。但是兩種技術(shù)的原子利用率并不能夠達(dá)到100%,前者會(huì)產(chǎn)生大量的石油焦,后者會(huì)產(chǎn)生大量的煤液化殘?jiān)?因此,有效的利用這兩種重質(zhì)碳源是提高這兩種工業(yè)技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵因素。本文以這兩種工業(yè)副產(chǎn)物為原料,借鑒聚合物共混法、凝膠法、模板法等方法,結(jié)合水活化、二氧化碳等物理活化技術(shù)和碳酸鉀化學(xué)活化技術(shù),制備出比表面積高、孔徑結(jié)構(gòu)適用于超級(jí)電容器電極材料的多孔炭。利用從煤液化殘?jiān)刑崛〉臑r青烯為炭源,以氨水為催化劑,甲醛和間苯二酚聚合形成具有三維網(wǎng)絡(luò)空間的苯并VA嗪為骨架,建立了瀝青烯-苯并嗯嗪聚合物體系�？刂瓢彼昧�,制備出具有相互交聯(lián)的三維網(wǎng)狀空間結(jié)構(gòu)的瀝青烯基多孔炭。以此為基礎(chǔ),在900℃、CO2通氣速率為20 mL/min的條件下,活化60 min后多孔炭比表面積為943m2/g,孔徑集中在0.6 nm,用于超級(jí)電容器測(cè)試,在0.5 A/g的測(cè)試條件下,比電容為150 F/g。以石油焦為原料,詳細(xì)考察了球磨輔助水蒸氣和碳酸鉀兩種不同活化方式對(duì)多孔炭的影響。以水蒸氣為活化劑,在850℃、通水速率為0.05 mL/min的條件下,制備的多孔炭比表面積為570 m2/g。以碳酸鉀為活化劑,制備出具有微孔-介孔相互串聯(lián)的分等級(jí)孔道結(jié)構(gòu)多孔炭(比表面積1024 m2/g)。用于超級(jí)電容器測(cè)試,在0.5 A/g的測(cè)試條件下,比電容為240 F/g。并對(duì)該工藝進(jìn)行了10倍放大,放大后制備的多孔炭比表面積為868m2/g,作為電極材料,組裝成軟包裝電容器,在0.1A/g的測(cè)試條件下,比容量為120 F/g。
【關(guān)鍵詞】：瀝青烯 石油焦 活化 超級(jí)電容器
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(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
• Abstract5-8
• 引言8-9
• 1 文獻(xiàn)綜述9-21
• 1.1 重質(zhì)碳源9-11
• 1.1.1 重質(zhì)碳源的定義9
• 1.1.2 重質(zhì)碳源的現(xiàn)狀9
• 1.1.3 重質(zhì)碳源高效利用方式9-10
• 1.1.4 重質(zhì)碳源制備高附加值多孔炭材料研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2 多孔炭材料11-17
• 1.2.1 多孔炭概述11
• 1.2.2 微孔炭材料11-14
• 1.2.3 介孔炭材料14-17
• 1.3 多孔炭在超級(jí)電容器中的應(yīng)用17-19
• 1.3.1 超級(jí)電容器的簡(jiǎn)介18
• 1.3.2 超級(jí)電容器的性能的影響因素18-19
• 1.4 本文的選題依據(jù)和研究?jī)?nèi)容19-21
• 2 實(shí)驗(yàn)綜述21-25
• 2.1 實(shí)驗(yàn)藥品及儀器設(shè)備21-22
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)藥品21
• 2.1.2 儀器設(shè)備21-22
• 2.2 材料結(jié)構(gòu)表征手段22-23
• 2.3 電容性能測(cè)試23-25
• 2.3.1 電極片的制備23
• 2.3.2 電極測(cè)試體系及裝置23
• 2.3.3 交流阻抗測(cè)試23
• 2.3.4 循環(huán)壽命測(cè)試23
• 2.3.5 循環(huán)伏安測(cè)試23-24
• 2.3.6 恒電流充放電測(cè)試24-25
• 3 瀝青烯-苯并VA嗪基多孔炭可控合成及超級(jí)電容器性能的應(yīng)用25-45
• 3.1 前言25
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分25-26
• 3.3 結(jié)果與討論26-44
• 3.3.1 瀝青烯-苯并VA嗪基共聚物體系的建立26-28
• 3.3.2 氧化法提高瀝青烯在共聚體系中的含量28-30
• 3.3.3 氧化瀝青烯用量對(duì)瀝青烯基多孔碳孔結(jié)構(gòu)及表面性質(zhì)的影響30-32
• 3.3.4 瀝青烯基多孔炭微觀結(jié)構(gòu)的調(diào)變32-36
• 3.3.5 物理活化對(duì)瀝青烯基多孔炭結(jié)構(gòu)的調(diào)變和電化學(xué)性能的改善36-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 4 石油焦基多孔炭制備及超級(jí)電容器性能45-67
• 4.1 前言45-46
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分46
• 4.3 結(jié)果與討論46-66
• 4.3.1 球磨對(duì)水蒸氣活化石油焦制備多孔碳的孔結(jié)構(gòu)影響46-47
• 4.3.2 水活化工藝條件的考察47-52
• 4.3.3 球磨對(duì)K_2CO_3活化石油焦制備多孔碳的孔結(jié)構(gòu)影響52-55
• 4.3.4 球磨輔助K_2CO_3活化PC制備分級(jí)孔道片層多孔炭工藝考察55-58
• 4.3.5 探究球磨輔助碳酸鉀活化制備多孔炭方法中碳酸鉀的作用58-61
• 4.3.6 具有分級(jí)孔道片層結(jié)構(gòu)的多孔炭超級(jí)電化學(xué)性能測(cè)試61-62
• 4.3.7 球磨輔助碳酸鉀活化石油焦制備多孔炭的工藝放大62-66
• 4.4 本章小結(jié)66-67
• 結(jié)論67-68
• 參考文獻(xiàn)68-72
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況72-73
• 致謝73-74

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 楊裕生;曹高萍;;電化學(xué)電容器用多孔炭的性能調(diào)節(jié)[J];電池;2006年01期

2 符瞰,李忠,夏啟斌,奚紅霞;多孔炭材料在超級(jí)電容器中的應(yīng)用[J];廣東化工;2005年11期

3 寧國(guó)慶;王剛;高金森;;石油重質(zhì)組分制備碳功能材料的研究進(jìn)展[J];化工進(jìn)展;2011年09期

4 谷小會(huì);史士東;周銘;;神華煤直接液化殘?jiān)袨r青烯組分的分子結(jié)構(gòu)研究[J];煤炭學(xué)報(bào);2006年06期

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本文編號(hào)：994748