本文關鍵詞：重質(zhì)炭源制備高附加值多孔炭用于超級電容器

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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)象越來越嚴重,重質(zhì)油的輕質(zhì)化技術(shù)和煤制油技術(shù)成為彌補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到100%,前者會產(chǎn)生大量的石油焦,后者會產(chǎn)生大量的煤液化殘渣,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)競爭優(yōu)勢的關鍵因素。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)和碳酸鉀化學活化技術(shù),制備出比表面積高、孔徑結(jié)構(gòu)適用于超級電容器電極材料的多孔炭。利用從煤液化殘渣中提取的瀝青烯為炭源,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,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,用于超級電容器測試,在0.5 A/g的測試條件下,比電容為150 F/g。以石油焦為原料,詳細考察了球磨輔助水蒸氣和碳酸鉀兩種不同活化方式對多孔炭的影響。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)的分等級孔道結(jié)構(gòu)多孔炭(比表面積1024 m2/g)。用于超級電容器測試,在0.5 A/g的測試條件下,比電容為240 F/g。并對該工藝進行了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的測試條件下,比容量為120 F/g。
【關鍵詞】：瀝青烯 石油焦 活化 超級電容器
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TQ127.11;TM53
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 引言8-9
• 1 文獻綜述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 多孔炭在超級電容器中的應用17-19
• 1.3.1 超級電容器的簡介18
• 1.3.2 超級電容器的性能的影響因素18-19
• 1.4 本文的選題依據(jù)和研究內(nèi)容19-21
• 2 實驗綜述21-25
• 2.1 實驗藥品及儀器設備21-22
• 2.1.1 實驗藥品21
• 2.1.2 儀器設備21-22
• 2.2 材料結(jié)構(gòu)表征手段22-23
• 2.3 電容性能測試23-25
• 2.3.1 電極片的制備23
• 2.3.2 電極測試體系及裝置23
• 2.3.3 交流阻抗測試23
• 2.3.4 循環(huán)壽命測試23
• 2.3.5 循環(huán)伏安測試23-24
• 2.3.6 恒電流充放電測試24-25
• 3 瀝青烯-苯并VA嗪基多孔炭可控合成及超級電容器性能的應用25-45
• 3.1 前言25
• 3.2 實驗部分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 物理活化對瀝青烯基多孔炭結(jié)構(gòu)的調(diào)變和電化學性能的改善36-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 4 石油焦基多孔炭制備及超級電容器性能45-67
• 4.1 前言45-46
• 4.2 實驗部分46
• 4.3 結(jié)果與討論46-66
• 4.3.1 球磨對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 具有分級孔道片層結(jié)構(gòu)的多孔炭超級電化學性能測試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68-72
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術(shù)論文情況72-73
• 致謝73-74

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

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本文編號：994748