本文關(guān)鍵詞：甘脲基多孔炭的合成及其電化學(xué)性能研究　出處：《湖南大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 多孔炭 氮摻雜 孔隙結(jié)構(gòu) 比電容

【摘要】：超級(jí)電容器有高功率密度、循環(huán)壽命長等特性,在能源、交通等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。電極材料是超級(jí)電容器最重要的組成部分之一,它對(duì)電容器的整體性能有決定性的影響。炭材料的來源廣泛,是目前使用最多的電極材料,然而用炭材料作電極材料的超級(jí)電容器比電容值較低,表現(xiàn)出較低的能量密度,因此如何改性炭材料成為研究熱點(diǎn)。為了提高電容器的電化學(xué)性能,要求炭材料有大的比表面積、合適的孔隙結(jié)構(gòu)和良好的導(dǎo)電性。此外,炭材料表面官能團(tuán)的存在也對(duì)超級(jí)電容器比電容有很大影響,因此氮摻雜是目前常見的改性炭電極材料的手段之一。本文以氮原子含量較高的甘脲類材料作為炭前驅(qū)體,通過KOH活化制備氮摻雜多孔炭,并對(duì)其組成、結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能進(jìn)行研究。以甘脲為炭前驅(qū)體制備超級(jí)電容器用多孔炭材料,考察了不同炭化溫度、活化溫度對(duì)多孔炭的組成、結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。研究表明,通過調(diào)節(jié)炭化溫度可以控制多孔炭材料的孔隙結(jié)構(gòu),在炭化溫度為900℃,活化溫度為650℃的工藝條件下,制備出比表面積為1332.5m2/g,總孔容為0.66cm3/g,其中微孔孔容為0.40cm3/g的多孔炭材料(G-900-650),其氮含量為3.75 at%,氧含量為12.27 at%。該多孔炭在電解液為1M的H_2SO_4,電流密度為0.2A/g時(shí),比電容達(dá)434F/g。電流密度增大到10A/g時(shí),電容保持率達(dá)63.4%。以四羥甲基甘脲為炭前驅(qū)體制備超級(jí)電容器用多孔炭材料,考察了不同炭化溫度、活化溫度對(duì)多孔炭的組成、結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。研究表明,炭材料的孔隙結(jié)構(gòu)和組成與活化溫度有關(guān)。隨著活化溫度升高,炭材料的比表面積增大,微孔孔容減小,Nat%減少。在炭化溫度為850℃,活化溫度為650℃的工藝條件下,制備出比表面積為1113.4m2/g,總孔容為0.52cm3/g,其中微孔孔容為0.41cm3/g的多孔炭材料(TA-850-650),其氮含量為2.56 at%,氧含量為12.14 at%。該多孔炭在電解液為1M的H_2SO_4,電流密度為0.2A/g時(shí),比電容達(dá)527F/g。電流密度增大到10A/g時(shí),電容保持率達(dá)48.0%。以四甲氧甲基甘脲為炭前驅(qū)體制備超級(jí)電容器用多孔炭材料,考察了不同堿炭比、炭化溫度和活化溫度對(duì)多孔炭的組成、結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。研究表明,在活化時(shí)通過改變堿炭比也能控制多孔炭材料的孔隙結(jié)構(gòu)。當(dāng)m(KOH):m(C)=3,炭化溫度為850℃,活化溫度為700℃的工藝條件下,制備出比表面積為1789.2m2/g,總孔容為0.89cm3/g,其中微孔孔容為0.48cm3/g的多孔炭材料(TMA-850-700-3),其氮含量為1.72at%,氧含量為8.81 at%。該多孔炭在電解液為1M的H_2SO_4,電流密度為0.2A/g時(shí),比電容達(dá)393F/g。電流密度增大到10A/g時(shí),電容保持率達(dá)55.6%。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ127.11;TM53

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