本文選題：介孔碳 + 木質(zhì)素　； 參考：《浙江工業(yè)大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：多孔碳材料具有來源豐富、化學(xué)和熱性能穩(wěn)定、易于加工等優(yōu)點,在超級電容器電極、固體氫存儲等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。介孔碳(MPCs)是多孔碳中被研究較多的品種,已被廣泛用作催化劑載體及吸附劑。最近,又被拓展應(yīng)用于電容器和儲氫材料。木質(zhì)素是植物中一種重要的支撐物質(zhì),其儲存量僅次于纖維素,具有環(huán)境友好、可再生等優(yōu)點。本文選用木質(zhì)素為碳源,研究了介孔碳的制備、結(jié)構(gòu)及其在電化學(xué)中應(yīng)用。研究表明,將金屬氧化物負(fù)載于介孔碳表面,可顯著提高介孔碳的電子傳導(dǎo)率和倍率性能。主要內(nèi)容及結(jié)果如下:(1)介孔碳材料。本文以木質(zhì)素磺酸鹽作為碳源,低分子量多聚甲醛/戊二醛為交聯(lián)劑,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)為分散劑,通過水熱法合成的棕色固體為碳前體。KOH/ZnCl2為擴(kuò)孔劑對碳前體擴(kuò)孔,最后在管式爐中煅燒制備得到了介孔碳材料。所得介孔碳材料具有較高比表面積,孔容大、孔徑分布窄,并且介孔碳的碳壁已被大量石墨化,因此可作為電池的理想電極材料。組裝電池后的恒流充放電測試表明介孔碳電極具有較高的比電容,且其1000次循環(huán)伏安測試結(jié)果也呈現(xiàn)了高的循環(huán)穩(wěn)定性。這是由于介孔結(jié)構(gòu)不會限制離子傳輸,使其具有優(yōu)良的大電流充放電性能。(2)MPCs/NiO復(fù)合材料。以Ni(NO3)2·6H2O為Ni源,將上述介孔碳材料作為載體,在堿性條件下回流冷凝,使Ni+能夠大量負(fù)載在介孔碳材料表面,再于管式爐中煅燒,形成以多孔碳為骨架、NiO納米粒子良好分散的MPCs/NiO復(fù)合材料。由于NiO填充碳孔,使介孔碳的孔容及比表面積均有不同程度下降。將MPCs/NiO復(fù)合材料組裝成電池,對其恒流充放電測試表明其具有較好的比電容,1000次循環(huán)伏安測試顯示具有優(yōu)良的循環(huán)穩(wěn)定性。其原因是由于NiO的贗電容及介孔碳材料的骨架結(jié)構(gòu),提高了MPCs/NiO復(fù)合材料的電化學(xué)穩(wěn)定性。
[Abstract]:Porous carbon materials have many advantages such as abundant sources, stable chemical and thermal properties, easy to process and so on. They are widely used in the field of supercapacitor electrode, solid hydrogen storage and so on. Mesoporous carbon mononuclear carbon (MPCs) has been widely used as catalyst carrier and adsorbent. Recently, it has been applied to capacitors and hydrogen storage materials. Lignin is an important supporting substance in plants, its storage capacity is second only to cellulose, it has the advantages of environmental friendly, renewable and so on. In this paper, the preparation, structure and electrochemical application of mesoporous carbon were studied by using lignin as carbon source. The results show that the electron conductivity and rate performance of mesoporous carbon can be significantly improved by loading metal oxides on the surface of mesoporous carbon. The main contents and results are as follows: 1) mesoporous carbon materials. In this paper, lignin sulfonate as carbon source, low molecular weight polyformaldehyde / glutaraldehyde as crosslinking agent, polyvinylpyrrolidone (PVP) as dispersant, brown solid synthesized by hydrothermal method as carbon precursor. Finally, mesoporous carbon materials were prepared by calcination in a tube furnace. The mesoporous carbon materials have high specific surface area, large pore volume, narrow pore size distribution, and the carbon wall of mesoporous carbon has been graphitized extensively, so it can be used as an ideal electrode material for batteries. The constant current charge-discharge test shows that the mesoporous carbon electrode has a high specific capacitance and its 1000 cyclic voltammetry results show high cycle stability. This is due to the fact that the mesoporous structure does not limit the ion transport, which makes it have excellent charge-discharge properties at high current. The mesoporous carbon materials mentioned above were used as the carrier of Ni source, and then refluxed and condensed under alkaline conditions, so that Ni could be loaded on the surface of mesoporous carbon materials and then calcined in tubular furnaces. MPCs / nio composites with porous carbon as skeleton and nio nanoparticles well dispersed were formed. The pore volume and specific surface area of mesoporous carbon decreased in varying degrees due to nio filling with carbon pores. The MPCs / nio composite was assembled into a battery. The constant current charge-discharge test showed that MPCs / nio composite had good cyclic stability with a specific capacitance of 1000 cycles. The reason is that the pseudo-capacitance of nio and the skeleton structure of mesoporous carbon materials improve the electrochemical stability of MPCs / nio composites.
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB33;TQ127.11

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本文編號：2039063