本文關(guān)鍵詞：生物誘導(dǎo)合成超級電容器用三維互連多孔炭電極材料

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【摘要】：特斯拉,上海超級電容公交,快速充電,最近涌現(xiàn)出的新名詞顯示了人們對能量儲(chǔ)存和能量轉(zhuǎn)換研究的廣泛興趣。超級電容器具備功率密度高、循環(huán)壽命好、造價(jià)成本低等優(yōu)點(diǎn)被認(rèn)為是一種很有研究和應(yīng)用前景的高效儲(chǔ)能裝置。為了獲得比電容高,循環(huán)壽命好的超級電容器用三維互聯(lián)多孔炭電極材料,并本著保護(hù)環(huán)境、降低成本的原則,本文利用生物模板制備出石墨程度較高的多孔炭或者石墨烯。實(shí)驗(yàn)主要分為兩大部分:第一部分滸苔模板超級電容器電極材料的制備、表征及測試:以滸苔為炭源,采用高溫炭化法制備纖維基三維多孔炭材料(3D-Fiberbased Carbon,用C表示),并使用水熱法制備了從自模板法到MnO/C復(fù)合材料(MnO/C composite materials,簡稱MCs),以期獲得比電容高,循環(huán)壽命好的多孔炭電極材料。結(jié)果表明:纖維基三維多孔炭具有高比表面積達(dá)到180 m2·g-1。MCs具有三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),金屬氧化物顆粒在石墨烯片層間生長均勻,但粒徑較大在30nm左右。電化學(xué)測試結(jié)果顯示:在0.5 mol·L-1的Na_2SO_4溶液中,電流密度1 A·g-1,MnO負(fù)載量在80%時(shí)得到的MCs擁有最高比電容,達(dá)218.2 F·g-1,經(jīng)過1000次循環(huán)充放電測試比電容保持率為79.6%。由于滸苔無論在石墨化程度上還是電化學(xué)性能上都只能達(dá)到一般水平,因此展開了第二部分實(shí)驗(yàn):以西瓜瓜瓤為炭源,采用兩步炭化法制備纖維基三維石墨烯材料(3D-Fiberbased graphene,用G表示),并使用水熱法經(jīng)過了從單一MnO負(fù)載到CeO_2-MnO/G復(fù)合材料(CeO_2-MnO/G composite materials,簡稱CMGs)的優(yōu)化過程。結(jié)果表明:纖維基三維石墨烯具有高比表面積達(dá)到332 m2·g-1。CMGs具有三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),復(fù)合金屬氧化物顆粒在石墨烯片層間生長均勻,粒徑在10nm左右。電化學(xué)測試結(jié)果顯示:在0.5 mol·L-1的Na_2SO_4溶液中,電流密度1 A·g-1,當(dāng)Ce~(4+):Mn~(2+)=1:4,CeO_2-MnO復(fù)合負(fù)載量在80%時(shí)得到的CMGs擁有最高比電容,達(dá)308.5 F·g-1,經(jīng)過1000次循環(huán)充放電測試比電容保持率為95.5%。CMGs電化學(xué)性能的提高主要是因?yàn)閮煞N金屬氧化物復(fù)合負(fù)載與石墨烯的協(xié)同作用。實(shí)驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行了光催化降解和亞甲基藍(lán)吸附測試,結(jié)果顯示:在光催化降解中經(jīng)過3 h反應(yīng),材料的TOC有機(jī)炭去除率達(dá)到了83.25%;在吸附實(shí)驗(yàn)中,20 h后對160 mg·L-1亞甲基藍(lán)溶液吸附率達(dá)到了98.2%。
【學(xué)位授予單位】：蘇州科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM53;TQ127.11

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本文編號：1216571