本文關(guān)鍵詞：有機(jī)鹽衍生多孔炭的制備及其電化學(xué)性能研究

  更多相關(guān)文章： 氮摻雜多孔炭 有機(jī)鹽 比表面積 電化學(xué)性能 電解液 超級(jí)電容器

【摘要】：超級(jí)電容器是介于傳統(tǒng)電容器和二次電池之間的一種新型儲(chǔ)能裝置。針對(duì)現(xiàn)階段制約超級(jí)電容器能量密度提高的關(guān)鍵問題,人們主要集中在電極材料和電解液的研究。多孔炭材料因具有高比表面積、發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)、相對(duì)良好的導(dǎo)電性能和較低的成本而廣泛用于超級(jí)電容器電極材料。因此,如何制備具有性能優(yōu)異的炭電極材料及摻雜多孔炭材料已成為當(dāng)前的研究重點(diǎn)。另外,將具有電化學(xué)活性的物質(zhì)摻雜到電解液中,可在電極/電解液表面引起氧化還原反應(yīng)而增加贗電容,從而提高超級(jí)電容器的能量密度。本文選用廉價(jià)的碳前驅(qū)體、簡(jiǎn)單易行的直接炭化法制備多孔炭材料及氮摻雜多孔炭材料,并對(duì)其微觀結(jié)構(gòu)與電化學(xué)性能之間的關(guān)系進(jìn)行詳細(xì)的考察;初步考察了電化學(xué)活性物質(zhì)對(duì)其電容性能的影響。本文主要包括以下兩個(gè)方面:(1)有機(jī)鹽衍生氮摻雜多孔炭材料的制備及其電化學(xué)性能考察:以味精為含氮碳源,采用直接炭化法制備了高含氮(5.08%)的有機(jī)鹽衍生摻氮多孔炭材料。在炭化溫度為800℃、炭化時(shí)間為2 h下得到的有機(jī)鹽衍生氮摻雜多孔炭具有較高的比表面(1873 m2/g)和孔體積(1.10 cm3/g)。該有機(jī)鹽衍生摻氮多孔炭材料在KOH電解液中,具有較高的比電容(205 F/g)和良好的循環(huán)穩(wěn)定性。(2)有機(jī)鹽衍生多孔炭材料的制備及其電化學(xué)性能考察:以硬脂酸鹽為碳前驅(qū)體,采用直接炭化法制備了不同微觀結(jié)構(gòu)的多孔炭材料。采用不同表征技術(shù)對(duì)有機(jī)鹽衍生多孔炭材料的微觀性能進(jìn)行表征研究,表明其具有良好的比表面積(硬脂酸鉀衍生多孔炭達(dá)到576.4 m2/g)和發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)(硬脂酸鉀衍生多孔炭達(dá)到0.26 cm3/g)。以6 M KOH溶液為電解液對(duì)其電化學(xué)性能進(jìn)行研究表明,有機(jī)鹽衍生多孔炭材料具有理想的比電容(硬脂酸鉀衍生多孔炭達(dá)到208 F/g)、較小的阻抗特性和良好的循環(huán)穩(wěn)定性。(3)KI-KOH電解質(zhì)溶液的電化學(xué)性能考察:將具有電化學(xué)活性的物質(zhì)KI摻雜到KOH溶液中制備混合型電解液。通過KI濃度對(duì)電解液電化學(xué)性能的影響考察發(fā)現(xiàn),硬脂酸鉀衍生多孔炭材料在3.5 M KI+1 M KOH電解液中具有最佳的電化學(xué)性能。另外,在電流密度為1 A/g時(shí),相比于1 M KOH電解液,硬脂酸鉀衍生多孔炭材料在3.5 M KI+1 M KOH電解液中的比電容提高了91.15%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,3.5 M KI+1 M KOH電解質(zhì)溶液具有良好的容抗阻抗性能和出色的循環(huán)穩(wěn)定性。
【關(guān)鍵詞】：氮摻雜多孔炭 有機(jī)鹽 比表面積 電化學(xué)性能 電解液 超級(jí)電容器
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ127.11;TM53
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstruct8-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 背景10
• 1.2 超級(jí)電容器簡(jiǎn)介10-14
• 1.2.1 超級(jí)電容器性能10-11
• 1.2.2 超級(jí)電容器儲(chǔ)能機(jī)理11-14
• 1.3 電極材料14-16
• 1.3.1 炭電極材料14-16
• 1.3.2 金屬氧化物16
• 1.3.3 導(dǎo)電聚合物16
• 1.4 電解液16-17
• 1.4.1 水系電解質(zhì)17
• 1.4.2 有機(jī)電解質(zhì)17
• 1.4.3 離子液體電解質(zhì)17
• 1.5 選題意義及研究?jī)?nèi)容17-19
• 1.5.1 課題的提出17-18
• 1.5.2 課題研究?jī)?nèi)容18-19
• 第二章 味精衍生摻氮多孔炭材料的制備及電化學(xué)性能19-29
• 2.1 引言19
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分19-21
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)藥品及儀器19-20
• 2.2.2 炭材料材料的制備20
• 2.2.3 結(jié)構(gòu)性能表征20
• 2.2.4 電化學(xué)性能測(cè)試20-21
• 2.3 結(jié)果與討論21-28
• 2.3.1 結(jié)構(gòu)性能21-24
• 2.3.2 電化學(xué)性能24-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第三章 硬脂酸鹽衍生多孔炭材料的制備及電化學(xué)性能29-38
• 3.1 引言29
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分29-30
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)藥品及儀器29
• 3.2.2 多孔炭材料合成29-30
• 3.2.3 結(jié)構(gòu)性能表征30
• 3.2.4 電化學(xué)性能測(cè)試30
• 3.3 結(jié)果與討論30-37
• 3.3.1 結(jié)構(gòu)性能30-33
• 3.3.2 電化學(xué)性能33-37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 第四章 硬脂酸鉀衍生多孔炭電極在KI-KOH電解液中的電化學(xué)性能38-45
• 4.1 引言38
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分38-39
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)藥品及儀器38-39
• 4.2.2 KI-KOH電解液制備39
• 4.2.3 電化學(xué)性能測(cè)試39
• 4.3 結(jié)果與討論39-44
• 4.3.1 KI-KOH電解液優(yōu)化39-41
• 4.3.2 最佳配比的KI-KOH電解質(zhì)溶液性能與純KOH性能比較41-44
• 4.4 本章小結(jié)44-45
• 結(jié)論與展望45-46
• 一 結(jié)論45
• 二 展望與建議45-46
• 參考文獻(xiàn)46-51
• 致謝51-52
• 附錄A 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果52

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王獻(xiàn)彪;;高分子基多孔炭材料的研究進(jìn)展[J];安徽建筑工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2006年06期

2 ;文摘[J];炭素技術(shù);2008年01期

3 楊陽;;新型多孔炭材料[J];技術(shù)與市場(chǎng);2008年07期

4 李燦;黃正宏;張江南;康飛宇;梁吉鋒;;以石油渣油為原料制備多孔炭[J];材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào);2009年03期

5 ;中國(guó)石油大學(xué)石油焦制多孔炭技術(shù)國(guó)際領(lǐng)先[J];工業(yè)催化;2009年01期

6 吳明鉑;鄭經(jīng)堂;邱介山;;多孔炭物理化學(xué)結(jié)構(gòu)及其表征[J];化學(xué)通報(bào);2011年07期

7 錢旦;郝廣平;李文翠;;含氮多孔炭的制備及其在二氧化碳吸附中的應(yīng)用[J];新型炭材料;2013年04期

8 張引枝,鄭經(jīng)堂,王茂章;多孔炭材料在催化領(lǐng)域中的應(yīng)用[J];石油化工;1996年06期

9 劉貴陽,黃正宏,康飛宇;沸石礦為模板制備多孔炭的研究[J];新型炭材料;2005年01期

10 商玲玲;夏金童;肖勇;李闖;吳旭升;譚海龍;;生石油焦制備的多孔炭材料吸附性能及電熱性能研究[J];炭素技術(shù);2006年03期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前9條

1 夏笑虹;劉洪波;黃衍瑞;石磊;何月德;;小分子二元酸/酚醛樹脂共聚炭化制備多孔炭材料[A];第22屆炭—石墨材料學(xué)術(shù)會(huì)論文集[C];2010年

2 劉貴陽;黃正宏;康飛宇;;沸石改性對(duì)以其為模板制備的多孔炭的影響的初步研究[A];非金屬礦物材料—環(huán)保、生態(tài)與健康研討會(huì)論文專輯[C];2004年

3 周穎;姚七妹;邱介山;趙宗彬;;多孔炭材料的模板法制備及其性能研究[A];2004年中國(guó)材料研討會(huì)論文摘要集[C];2004年

4 王勇;張鵬飛;徐旋;鞏玉同;李翼;李浩然;;氮摻雜的多孔炭材料及其在多相催化中的應(yīng)用研究[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第28屆學(xué)術(shù)年會(huì)第1分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2012年

5 陸安慧;;結(jié)構(gòu)和形貌規(guī)整的多孔炭可控合成[A];第十七屆全國(guó)分子篩學(xué)術(shù)大會(huì)會(huì)議論文集[C];2013年

6 鞏玉同;魏中哲;王勇;;一種簡(jiǎn)單可持續(xù)的合成多級(jí)孔炭基材料的方法[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第29屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集——第37分會(huì)：能源納米科學(xué)與技術(shù)[C];2014年

7 周穎;姚七妹;邱介山;郭洪臣;王云鵬;趙宗彬;;多孔炭材料的模板法制備及其性能研究[A];2004年材料科學(xué)與工程新進(jìn)展[C];2004年

8 王愛平;劉貴陽;康飛宇;黃正宏;郭占成;;浸漬方法對(duì)制備模板多孔炭的影響研究[A];2004年材料科學(xué)與工程新進(jìn)展[C];2004年

9 劉鋼;賈明君;劉羽;張文祥;吳通好;;具有石墨相結(jié)構(gòu)的納米多孔炭材料的合成與表征[A];第十三屆全國(guó)催化學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 姜文明;基于固廢高分子材料制備多孔炭材料及其電化學(xué)性能研究[D];江蘇大學(xué);2015年

2 王勇;植物麻桿基和膠原基生物質(zhì)多孔炭的制備、表征及性能研究[D];北京化工大學(xué);2015年

3 郭春雨;瀝青系多孔炭的結(jié)構(gòu)及其電化學(xué)性能的研究[D];天津大學(xué);2007年

4 吳明鉑;多孔炭的制備及其孔結(jié)構(gòu)、表面官能團(tuán)的調(diào)控[D];大連理工大學(xué);2003年

5 袁曉玲;氮摻雜多孔炭材料的制備、表征及性能研究[D];吉林大學(xué);2012年

6 王世萍;新型多孔炭材料的構(gòu)筑及其在新能源技術(shù)中的應(yīng)用[D];浙江大學(xué);2015年

7 陳冬;多孔炭負(fù)載氫氧化鎳復(fù)合電極研究[D];北京化工大學(xué);2013年

8 齊菊銳;稻殼基多孔炭的物理化學(xué)性能表征及應(yīng)用的研究[D];吉林大學(xué);2004年

9 丁麗麗;生物質(zhì)基碳材料的制備及性能研究[D];吉林大學(xué);2014年

10 王帥;基于酚醛胺體系多孔炭材料的可控制備[D];大連理工大學(xué);2014年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 趙治強(qiáng);基于生物質(zhì)的功能多孔炭材料的制備及性能測(cè)試[D];燕山大學(xué);2015年

2 徐樂樂;多孔炭材料的制備及其電容法脫鹽性能研究[D];北京化工大學(xué);2015年

3 田桂英;多孔炭/離子交換膜復(fù)合電極及其性能研究[D];北京化工大學(xué);2015年

4 何媛媛;利用模板炭化法合成超電容多孔炭材料的研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2015年

5 王芳芳;酚醛樹脂基多孔炭微球的制備及其電化學(xué)性能研究[D];北京化工大學(xué);2015年

6 邢超;重質(zhì)炭源制備高附加值多孔炭用于超級(jí)電容器[D];大連理工大學(xué);2015年

7 王妍;多孔炭的制備及微波吸收性能的研究[D];西安電子科技大學(xué);2014年

8 別妙;偏氯乙烯共聚物的膠束化行為及模板法制備多級(jí)多孔炭[D];浙江大學(xué);2016年

9 王蒙蒙;硝酸改性生物質(zhì)多孔炭制備及其吸附性能研究[D];遼寧科技大學(xué);2016年

10 吳明健;生物遺態(tài)多孔炭制備及其孔表面功能化修飾[D];湖南大學(xué);2009年

，

本文編號(hào)：806732