【摘要】：化石能源枯竭和全球氣候變暖使人們對可再生能源的利用日益重視,大力發(fā)展清潔能源汽車也成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。高效的能量儲存和轉(zhuǎn)換技術(shù)是可再生能源利用和發(fā)展電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)之一。超級電容器(supercapacitors)也稱電化學(xué)電容器。由于具有功率密度高、循環(huán)壽命長、能瞬間大電流快速充放電、安全、無污染等特點(diǎn),超級電容器引起了國內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注,成為當(dāng)前化學(xué)電源領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。本論文主要利用模板炭化法制備多孔納米炭材料,深入考察了炭化溫度和氫氣的平衡關(guān)系對炭材料性能的影響。利用多功能模板劑控制合成分級多孔炭材料,并通過引入一系列不同的氧化還原添加劑進(jìn)一步提高超級電容器的電化學(xué)性能,對其機(jī)理進(jìn)行深入研究。具體內(nèi)容如下:1.通過模板炭化法合成氮摻雜片狀炭材料,其中二苯氨基脲和MgCl2·6H20分別作為碳源和模板。合成出的氮摻雜炭材料是非晶的炭材料,并且炭材料擁有高比表面積和孔容。更重要的是,向1 molL-1 2SO4電解液中加入氧化還原添加劑對羥基苯甲酸(HBA)、3,4-二羥基苯甲酸(DHBA)、3,4,5-三羥基苯甲酸(THBA)時,超級電容器的比電容和能量密度都有很大的提高。和傳統(tǒng)的H2S04電解液相比,加入HBA后,超級電容器的比電容提高了 1.57倍。另外,和H2SO4電解液相比,加入DHBA后,超級電容器的比電容提高了 3.18倍。這是因?yàn)镠BA和DHBA在電解液中發(fā)生了可逆的氧化還原反應(yīng),在氧化和還原的過程中分別得失一對電子質(zhì)子和兩對電子質(zhì)子。但和HBA以及DHBA相比,THBA的氧化還原反應(yīng)是不可逆的。除此之外,HBA和DHBA的氧化還原過程均屬于擴(kuò)散控制。2.孔隙率和石墨化程度之間的平衡關(guān)系對電極材料的電容性能方面有著至關(guān)重要的作用。通過調(diào)整炭化溫度和用氫氣處理的方法,這一問題得到了解決。結(jié)果表明,在氫氣的環(huán)境下,炭化溫度為800 ℃時是獲得具有較高表面性能和低石墨化程度炭材料的最佳條件。此外,通過分析炭材料的表面性能可以發(fā)現(xiàn)氫氣和高溫的共同作用能夠?qū)е绿坎牧媳砻娴暮豕倌軋F(tuán)明顯下降。但在氫氣的環(huán)境下,炭化溫度為800 ℃時,炭材料的電化學(xué)性能得到了提高。在氫氣的環(huán)境下,炭化溫度為800 ℃下得到的炭材料的比電容為171 F g-1,在氮?dú)猸h(huán)境下,炭化溫度為800 ℃下得到的炭材料的比電容為145 F g-1,這可能是由于比表面積和孔容的增大以及阻抗的減小導(dǎo)致的。與此同時,氫氣的環(huán)境下,炭化溫度為800 ℃下得到的炭材料具有更高的循環(huán)穩(wěn)定性(循環(huán)5000次后比電容衰減3.7%)和能量密度(8.36Whkg-1)。
【圖文】：

重要的作用。目前為止，各種各樣的電解液也被廣泛地研究。大體上，電解液可逡逑以分為以下三大類：離子液體電解液、固態(tài)或準(zhǔn)固態(tài)電解和氧化還原電解液（如逡逑圖１．２所示）。目前為止，市場上還沒有能滿足所有需求的電解液，每種電解液逡逑都有自己的有點(diǎn)和缺點(diǎn)。例如，具有水性電解液的電化學(xué)電容器具有高導(dǎo)電性和逡逑高電容性，但它的工作電壓被水性電解液的分解電壓限制。雖然有機(jī)電解液和離逡逑子液體電解液可以在較高的工作電壓下工作，但它們的離子電導(dǎo)率很低。固態(tài)電逡逑解液或準(zhǔn)固態(tài)電解液可以降低電解質(zhì)泄露的可能，，但通常也會面臨低電導(dǎo)率的問逡逑題。逡逑氧化還原電解液主要是電解液中的添加劑發(fā)生可逆的氧化還原反應(yīng)。就我們逡逑了解的，氧化還原添加劑可以主要被分為兩大類：無機(jī)氧化還原添加劑和有機(jī)氧逡逑化還原添加劑。但無機(jī)氧化還原添加劑的數(shù)量太少了，這樣大大地限制了其應(yīng)用逡逑領(lǐng)域。有機(jī)氧化還原添加劑卻恰好相反，和無機(jī)氧化還原添加劑相比，有機(jī)氧化逡逑還原添加劑數(shù)量更多

合物中的乙醇能快速揮發(fā)，直至混合物變?yōu)楦稍锏幕旌衔�。再將烘干的混合物置逡逑于輥壓機(jī)中壓片至指定厚度的片狀，最后將片狀的混合物用切片機(jī)切成圓形的片逡逑狀物，二電極體系的工作電極就被制備出了。二電極裝置的示意圖如圖２．１所示。逡逑亦，邐廣逡逑蜷

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