本文關(guān)鍵詞：RF基炭微球的水熱法制備及儲能性能研究

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【摘要】：儲能器件中,鋰離子電池(LIBs, lithium ion batteries)具有高能量密度、長使用壽命及綠色環(huán)保等特點(diǎn),超級電容器(supercapacitor)具備高功率密度、充放電迅速、環(huán)境友好等特性。近年來,兩者廣泛應(yīng)用于電動車電源、電子類電源及電力系統(tǒng)等領(lǐng)域。酚醛樹脂原料易得、價(jià)廉,在建筑、化工、軍事等領(lǐng)域被普遍使用。而酚醛樹脂炭作為硬炭材料之一,可用作兩儲能器件的電極材料使用。本論文以間苯二酚(Resorcinol, R)、甲醛(Formaldehyde, F)為原料,氨水為催化劑,十六烷基三甲基溴化銨(Cetyl Trimethyl Ammonium Bromide, CTAB)為表面活性劑,氯化鈉(NaCl)為添加劑,在乙醇與水按照一定比例形成的混合溶劑中,采用水熱法制備RF微球并炭化得到炭微球。研究了水熱溫度、水熱時間、反應(yīng)物濃度、催化劑用量、表面活性劑濃度及添加劑用量對微球形貌、粒徑及分布的影響。將微球進(jìn)行不同溫度下炭化、石墨化處理,研究了炭球的儲能性能；將球形及蠕蟲狀酚醛樹脂在同一溫度下炭化,研究不同形貌酚醛樹脂炭的儲能性能。(運(yùn)用的測試手段主要涉及SEM、IR、TG、XRD、BET、Raman及電化學(xué)工作站。)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,表面活性劑CTAB的加入不僅能有效控制粒徑大小,還能使產(chǎn)物形貌產(chǎn)生“球形-蠕蟲狀-球形”的變化過程;適量中性鹽NaCl的加入能有效抑制微球間的團(tuán)聚現(xiàn)象,從而得到單分散炭微球；石墨化處理后,樣品仍保持一定球形度,但表面粗糙。當(dāng)水熱溫度為100℃,水熱時間為24 h,反應(yīng)物濃度為2%,催化劑用量為0.5%,CTAB與問苯二酚的物質(zhì)的量之比為1：3,NaCl與間苯二酚的物質(zhì)的量之比為1：1時,經(jīng)炭化制備得到單一分散、平均直徑為150 nm的RF炭微球。保持其他條件不變,當(dāng)CTAB與問苯二酚的物質(zhì)的量之比為1：10時,制備得到蠕蟲狀酚醛樹脂炭。將RF微球分別在600℃、700℃、1000℃下炭化保溫2 h,在2800℃下石墨化處理,得到RF炭微球。當(dāng)用作LIBs負(fù)極時,炭化條件為700℃時的RF微球,比表面積為503.44 m2 g-1,微孔為主,儲鋰能力較優(yōu),50 mAg-1下循環(huán)50次,容量為333.8 mAh g-1;石墨化條件下,比表面積降至18.79m2 g-1,中孔為主,容量為207.3 mAh g-1,兩種樣品也表現(xiàn)出優(yōu)越的倍率性能。當(dāng)用作超級電容器電極材料時,兩種炭球在100mA g-1下循環(huán)100次,比容量分別為125.2 Fg-1、45.2Fg-1,在1 A g-1容量保持率分別為90%、83.8%,循環(huán)、倍率性能良好。將球形貌、蠕蟲狀酚醛樹脂分別在700℃下炭化保溫2 h,得到不同形貌炭化產(chǎn)物。當(dāng)用作LIBs負(fù)極時,蠕蟲狀炭的比表面積為417.22 m2 g-1,微孔為主,50 mAg-1下循環(huán)50次,容量為302.1 mAh g-1,球形與蠕蟲狀炭在1 A g-1下,仍分別有115.2 mAh g-1、81.8 mAhg-1;當(dāng)用作超級電容器電極材料時,蠕蟲狀炭在100mA g-1下,經(jīng)100次循環(huán),比容量為96.9F g-1。在1 A g-1下,容量保持率為90.5%,循環(huán)、倍率性能優(yōu)良。
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM912;TQ127.11

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 蘇威;;水熱法加工灰重石[J];無機(jī)鹽工業(yè);1984年08期

2 詹文豹;;水熱法生產(chǎn)氧化鋯系超微粒[J];稀土信息;1992年08期

3 施爾畏,仲維卓,華素坤,路治平,趙天德,欒懷順;水熱法紫色水晶的生長[J];硅酸鹽學(xué)報(bào);1993年04期

4 施爾畏，夏長泰，王步國，仲維卓;水熱法的應(yīng)用與發(fā)展[J];無機(jī)材料學(xué)報(bào);1996年02期

5 沈才卿;;山東藍(lán)寶石顏色成因解說及改色方法探討——兼談高溫高層厭水熱法改色試驗(yàn)[J];中國寶玉石;1993年02期

6 溫立哲,鄧淑華,黃慧民,周立清;水熱法制備氧化鋯微粉的進(jìn)展[J];無機(jī)鹽工業(yè);2003年02期

7 王海龍;徐中慧;吳丹丹;譚欽文;謝羽佳;李春林;;粉煤灰兩步水熱法制備人工沸石[J];化工環(huán)保;2013年03期

8 章元濟(jì);用水熱法自明礬石制造硫酸鉀[J];化學(xué)世界;1956年08期

9 蘇威;;水熱法處理鉻礦生產(chǎn)鉻鹽[J];無機(jī)鹽工業(yè);1984年01期

10 馬劍華;毛銘華;;水熱法制備超細(xì)氧化鋯粉末的研究[J];化工冶金;1993年01期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張士成;陳炳辰;韓躍新;;水熱法制備陶瓷粉[A];第六屆全國粉體工程學(xué)術(shù)大會暨2000年全國粉體設(shè)備-技術(shù)-產(chǎn)品交流會會議文集[C];2000年

2 雷霆;羅鳳蘭;薄新維;夏世華;;水熱法制備納米熱敏材料研究[A];四川省電子學(xué)會傳感技術(shù)第九屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2005年

3 ;水熱法制備系列納米級鈰鋯基稀土復(fù)合氧化物固溶體粉體[A];廣東省材料研究學(xué)會部分單位會員成果匯編[C];2005年

4 鄧宏;姜斌;曾娟;李陽;王恩信;;水熱法在陶瓷粉體制備中的應(yīng)用研究[A];第四屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集[C];2001年

5 鄭雅杰;符麗純;;添加劑對水熱法制備超細(xì)氧化鐵的影響[A];第六屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集（6）[C];2007年

6 汪海峰;張莉;王志成;;低溫水熱法制備多鐵性材料鐵酸鉍[A];全面建成小康社會與中國航空發(fā)展——2013首屆中國航空科學(xué)技術(shù)大會論文集[C];2013年

7 趙青;楊陽;孫永欣;王紹鋼;劉力;常愛民;;低溫微波水熱法制備氧化釔穩(wěn)定氧化鋯[A];第十屆全國敏感元件與傳感器學(xué)術(shù)會議論文集[C];2007年

8 黃敏文;苑星海;李勇;;水熱法鐿、銩共摻納米上轉(zhuǎn)換材料的制備[A];第11屆全國發(fā)光學(xué)學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2007年

9 王恩過;丘小玲;;微波水熱法制備的YVO_4:Eu~(3+)材料的發(fā)光性能研究[A];“第十四屆全國微波能應(yīng)用學(xué)術(shù)會議”暨“2009年微波創(chuàng)造美的生活高峰論壇”論文集[C];2009年

10 葉曉云;周鈺明;陳景;孫艷青;王志強(qiáng);;不同形貌ZnO的水熱法制備與表征[A];2007年全國博士生學(xué)術(shù)論壇（材料科學(xué)與工程學(xué)科）論文集[C];2007年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 記者 左永剛;水熱法降低醫(yī)療廢物焚燒飛灰毒性實(shí)現(xiàn)新應(yīng)用[N];中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報(bào);2010年

2 廖欣 蔣卉;桂林礦地院聘請?jiān)菏繛楦呒夘檰朳N];中國有色金屬報(bào);2006年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 盛英卓;水熱法制備水溶性碳點(diǎn)及其熒光性能與應(yīng)用研究[D];蘭州大學(xué);2015年

2 馮曉婷;用于LED的單一基質(zhì)碳量子點(diǎn)熒光粉的合成與發(fā)光性能[D];太原理工大學(xué);2016年

3 張鳳榮;層狀雙氫氧化物基吸附劑制備及性能研究[D];山東大學(xué);2015年

4 潘清濤;納米材料的水熱法制備與表征[D];蘭州大學(xué);2009年

5 劉義;水熱法制備鉍鐵系化合物及其光催化性能研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2013年

6 王明軍;氧化鋅/二氧化鈦納米材料的水熱法制備、表征及在光電器件中的應(yīng)用[D];武漢大學(xué);2011年

7 顧江江;新型高性能氮摻雜碳點(diǎn)的設(shè)計(jì)、制備與應(yīng)用研究[D];南京大學(xué);2015年

8 董祥;純鈦水熱法制備低維納米結(jié)構(gòu)TiO_2及其光電化學(xué)性能研究[D];南京航空航天大學(xué);2009年

9 劉寶;氧化鋅納米晶的水熱法制備及其摻雜改性研究[D];山東大學(xué);2011年

10 金東日;γ-氧化鋁和尖晶石型偏鋁酸鋅納米結(jié)構(gòu)的離子液體輔助水熱法可控合成研究[D];南開大學(xué);2010年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李江紅;三聚氰胺樹脂微球的水熱法制備及表征[D];河北大學(xué);2015年

2 劉運(yùn)浩;水熱法制備稀土錳氧化物納米材料及磁性能研究[D];華南理工大學(xué);2015年

3 王培奎;微波水熱法制備BiFeO_3粉體及其陶瓷多鐵性研究[D];陜西科技大學(xué);2015年

4 戚瑞瓊;Zr_2P_2WO_(12)及其復(fù)合材料的制備與性能研究[D];鄭州大學(xué);2015年

5 曾慶平;TiO_2新型復(fù)合催化劑的制備及性能研究[D];上海交通大學(xué);2015年

6 尤明江;稀土Eu~(3+)摻雜CdWO_4納米材料制備及發(fā)光性能研究[D];上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院;2015年

7 張文靜;流變相法和水熱法制備鋰離子電池正極材料磷酸釩鋰及其性能研究[D];山東大學(xué);2015年

8 范匯洋;微米碳球的水熱法制備及其復(fù)合結(jié)構(gòu)研究[D];華北電力大學(xué);2015年

9 劉明;一步水熱法構(gòu)建及調(diào)控超疏水木材表面[D];中南林業(yè)科技大學(xué);2015年

10 劉世豐;溶膠—水熱法制備納米SrTiO_3粉體及其表面包覆MgO復(fù)合陶瓷的制備和性能研究[D];廣西大學(xué);2015年

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本文編號：1205501