本文關(guān)鍵詞：活性炭的制備、改性及其在鋰硫電池中的應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：活性炭(Actived Carbon,簡稱AC)因為具有比表面積高、微孔發(fā)達、吸附能力強等優(yōu)點,被廣泛應(yīng)用于電極材料、化工、催化劑載體、環(huán)保和食品與制藥等領(lǐng)域。而為了滿足生產(chǎn)生活和科學(xué)發(fā)展的需要,比表面積超過3000m2/g的高比表面積活性炭的制備與應(yīng)用也越來越多的為人們所重視,高比表面積的活性炭也成為了人們在能源儲存和環(huán)境保護領(lǐng)域的研究熱點。 本文以海南的椰子殼做為原料,以化學(xué)活化法,在惰性氣體氮氣的保護下,制備高比表面積活性炭,并通過正交實驗和單因素實驗,對活性炭制備過程中,活化劑的選取、堿碳比、活化劑與碳化料的混合方式、碳化溫度、碳化時間、活化溫度、活化時間等因素在制備過程中對活性炭的孔結(jié)構(gòu)的影響進行了研究。最終確定了優(yōu)化的實驗工藝方法和工藝條件,通過碘吸附值法對活性炭的微孔進行了測定,通過BET法(低溫氮氣吸附法)對活性炭的比表面積和孔結(jié)構(gòu)進行了測定。同時,用制得的活性炭作為制備鋰電池的正極的電極材料,通過一定的工藝過程,組裝成鋰硫電池,通過對鋰硫電池的充放電性能的探索,研究探討活性炭的孔結(jié)構(gòu)、比表面積對鋰硫電池的性能的影響。 實驗的結(jié)果表明,以椰殼為原料,在實驗室的管式爐中制備活性炭的最佳工藝條件為：在惰性氣體氮氣的保護下,在10℃/min的升溫速率下,首先將椰殼粉末升溫至碳化溫度350℃,在這一溫度下保溫(碳化時間)120min,進行碳化,待冷卻至室溫后,在以KOH為活化劑,在堿碳比為4的條件下,在惰性氣體氮氣的保護下,先升溫至300℃(預(yù)活化溫度),保溫1h(預(yù)活化時間),再升溫至750℃(活化溫度),保溫60min(活化時間),待冷卻至室溫,得到成品活性炭。制得的活性炭的碘吸附值為2831.014mg/g, BET值為3125m2/g,孔容為1.691cm3/g,平均孔徑為2.176nm。 通過將活性炭在氨水和雙氧水中進行改性,對氨水和雙氧水改性后的活性炭的吸油性能進行了研究�；钚蕴拷�(jīng)過氨水改性后,其對柴油的吸附能力是原來的1.81倍；而雙氧水改性后的活性炭,其對柴油的吸附能力降到未改性活性炭的87.98%。 通過將制備所得的活性炭與硫按照3：7的比例進行復(fù)合作為鋰硫電池的正極制備鋰硫電池,在0.1mA的電流,1.5～2.8V的電壓下進行充放電,其首次充、放電比容量分別為944.792mAh/g和1301.042mAh/g,充電比容量比放電比容量少356.350mAh/g。實驗結(jié)果表明：將活性炭與單質(zhì)硫復(fù)合后作為鋰硫電池的正極材料,所制備的鋰硫電池的電容特性與活性炭的比表面積有著密切的關(guān)系,其比容量隨著活性炭的比表面積的增大而有所提高。
【關(guān)鍵詞】：活性炭 吸附性能 比表面積 鋰硫電池 電化學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：海南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM912;TQ424.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目錄7-9
• 引言9-11
• 1文獻綜述11-21
• 1.1 活性炭的概述11-17
• 1.1.1 活性炭的發(fā)展歷史與研究現(xiàn)狀11-12
• 1.1.2 活性炭的制備12
• 1.1.3 活性炭的活化機理12-14
• 1.1.4 活性炭的結(jié)構(gòu)及表面性能14-16
• 1.1.5 高比表面積活性炭的應(yīng)用16-17
• 1.2 活性炭油吸附的概述17-18
• 1.2.1 油的來源與性質(zhì)17
• 1.2.2 國內(nèi)外油回收主要方法17-18
• 1.3 鋰硫電池的概述18-20
• 1.3.1 鋰硫電池的發(fā)展現(xiàn)狀18-19
• 1.3.2 鋰硫電池的結(jié)構(gòu)19
• 1.3.3 鋰硫電池的充放電原理19-20
• 1.4 課題的主要內(nèi)容20-21
• 2 實驗部分21-27
• 2.1 活性炭的制備實驗21-22
• 2.1.1 制備原料與試劑21
• 2.1.2 活性炭的制備21-22
• 2.2 活性炭的吸附性能測試22
• 2.3 活性炭的比表面積和孔結(jié)構(gòu)的測定22
• 2.4 活性炭的表面形貌的觀察22
• 2.5 椰殼粉的熱重曲線22-23
• 2.6 活性炭的改性實驗23-24
• 2.6.1 原料與試劑23
• 2.6.2 活性炭的改性23
• 2.6.3 改性活性炭吸油性能測定23-24
• 2.7 活性炭表面官能團測定24
• 2.8 鋰硫電池的制備24-26
• 2.8.1 原料與試劑24-25
• 2.8.2 鋰硫電池的制備25-26
• 2.9 鋰硫電池的充放電性能測試26-27
• 3 活性炭制備工藝27-39
• 3.1 引言27
• 3.2 椰殼的成分分析27-28
• 3.3 椰殼活性炭的制備28-34
• 3.3.1 正交實驗分析28-29
• 3.3.2 KOH活化法制備活性炭29-34
• 3.4 活性炭的表面形貌觀察34-37
• 3.5 比表面積與孔徑分析37-38
• 3.6 本章小結(jié)38-39
• 4 活性炭的改性39-44
• 4.1 引言39
• 4.2 活性炭的改性39-41
• 4.2.1 氨水改性活性炭40-41
• 4.2.2 雙氧水改性活性炭41
• 4.3 活性炭表面官能團測定41-43
• 4.4 本章小結(jié)43-44
• 5 活性炭在鋰硫電池中的應(yīng)用44-48
• 5.1 引言44
• 5.2 鋰硫電池的制備44
• 5.3 活性物質(zhì)的表面形貌觀察44-45
• 5.4 鋰硫電池的充放電性能測試45-47
• 5.5 本章小結(jié)47-48
• 6 結(jié)論48-49
• 參考文獻49-53
• 附錄 (攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文)53-54
• 致謝54

【參考文獻】

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  本文關(guān)鍵詞：活性炭的制備、改性及其在鋰硫電池中的應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：389312