維生素C工業(yè)生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的廢糖液,其作為一種強酸性的有機廢棄物難以被直接高效利用。廢糖液的主要成分是2-酮基-L-古龍酸,其分子結(jié)構(gòu)與葡萄糖等生物質(zhì)類似,灰分含量低且富含有機質(zhì),是制備多孔炭材料的潛在前驅(qū)體。雙電層電容器（EDLC）作為具有發(fā)展?jié)摿Φ男滦蛢δ苎b置,具有充放電速度快、孔隙發(fā)達(dá)和性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點。雜原子摻雜是提高EDLC電極材料電化學(xué)性能的有效方法之一。表面官能團的增加不僅能提高多孔炭材料的潤濕性進(jìn)而獲得有效的比表面積,也可通過法拉第反應(yīng)產(chǎn)生贗電容。此外,分級多孔炭特殊的孔徑分布（微孔、中孔和大孔）和發(fā)達(dá)的孔隙率可促進(jìn)電解質(zhì)離子在孔道中的快速轉(zhuǎn)移,從而提高炭材料的倍率性能。本論文利用廢糖液作為碳前驅(qū)體,制備了雜原子摻雜分級多孔炭,并裝載EDLC,探究了制備條件對分級多孔炭結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。主要內(nèi)容包括以下兩個部分:第一部分,制備氧摻雜分級多孔炭。廢糖液通過抽濾預(yù)處理,除去不可溶的雜質(zhì),并對廢糖液和木質(zhì)素的混合物進(jìn)行炭化,結(jié)合KOH活化制備氧摻雜分級多孔炭。木質(zhì)素具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和較高的氧含量,加入木質(zhì)素可增大多孔炭的比表面積和含氧官能團,但過量木質(zhì)素加入發(fā)生擴孔... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

基于多孔電極材料的雙電層電容器示意圖

4(a) Helmholtz model (b) Gouy-Chapman model (c) Gouy-Chapman-Stern model圖 1-2 雙電層模型：Helmholtz 模型（a）、Gouy-Chapman 模型（b）和 Stern 模型（c）（IHP 內(nèi) Helmholtz 平面和 OHP 外 Helmholtz 平面）Figure 1-2 Electric double-layer models: Helmholtz model (a); Gouy-Chapman model (b)and Stern model (c) (IHP inner Helmholtz plane and OHP outer Helmholtz plane)

大致描述了雙電層的形成[15]。Helmhotlz 模型后來由 Gouy 和 Chapman 進(jìn)行了修正（圖 1-2b）[16]。他們認(rèn)為，荷電固體周圍的液體中出現(xiàn)數(shù)量相等電荷相反的離子，但這些離子不是平行地附著在固體表面上，其趨向于擴散至液相中并且濃度隨著擴散距離的增加而下降，形成一個 Gouy-Chapman 擴散層，擴散層的厚度由離子的動能決定。Gouy 和 Chapman 發(fā)展了該擴散層理論，其中靠近固體表面的離子濃度遵循玻爾茲曼分布。但是 Gouy-Chapman 模型在處理高度荷電的雙電層時失效，實驗測量顯示高度荷電的雙電層厚度遠(yuǎn)大于其理論計算值。Gouy-Chapman 模型比 Helmhotlz 模型更接近現(xiàn)實，但其定量應(yīng)用仍然有限。Stern 進(jìn)一步修正了 Gouy-Chapman 模型[15]，他指出離子的尺寸是有限的，其限制了離子接近電極表面。Gouy-Chapman 模型中的第一個離子離開電極表面的距離為，但 Stern 模型假定平面中可能存在特定表面吸附離子，這就是所謂的 Ste層。在這個致密層內(nèi)，離子被強烈地吸附，其中有特定吸附離子（形成內(nèi) Helmhol平面）和非特定吸附反離子（形成外 Helmholtz 平面）�？傊�，為解決 Gouy-Chapm模型擴散層的缺點，Stern 建議將先前的兩個模型組合，即形成內(nèi)部 Stern 層和外部擴散層。


本文編號：2980033