純碳電極材料的雙電層儲能機(jī)理使得其比容量和能量密度不高,將其作為超級電容器電極材料的效果并不理想,這極大地限制了碳電極材料在超級電容器方面的應(yīng)用。通過對碳材料結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、雜原子摻雜以及復(fù)合等功能化改性策略來調(diào)控材料的比表面積和孔隙結(jié)構(gòu)、表面組成和化學(xué)狀態(tài)、導(dǎo)電性,是提高其電化學(xué)性能的有效方法。作為本世紀(jì)初發(fā)現(xiàn)的新型綠色溶劑,深共熔溶劑（Deep eutectic solvent,DES）具有蒸氣壓低、原料廉價易得、可生物降解、無毒性、便于回收等優(yōu)點。近年來,將DES用于制備分級孔碳材料已成為一個新的研究方向。基于此,本論文以L-酪氨酸為DES的氫鍵供體、碳源和雜原子源,ZnCl₂為DES的氫鍵受體和催化活化劑,制備出系列DES衍生的摻雜多孔碳材料,并將其作為超級電容器電極材料,探討了原料比例及碳化溫度對材料形貌、結(jié)構(gòu)組成以及最終的電容性能的影響。主要研究內(nèi)容如下:1.為了檢驗ZnCl₂作為氫鍵受體的效果,我們首先選取了最早用于制備DES衍生多孔碳材料的酚醛聚合反應(yīng)體系。我們以間苯三酚作為氫鍵供體和ZnCl₂先形成DES,... 

【文章來源】：新疆大學(xué)新疆維吾爾自治區(qū) 211工程院校

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

用ChCl和尿素表示DES形成的示意圖

(MD)模擬研究了不同摩爾比的 ChCl-尿素型 DES 的結(jié)構(gòu)特征，觀察之間的氫鍵相互作用隨尿素量的增加而減弱，當(dāng) ChCl 與尿素的摩和 Cl-的氫鍵相互作用與 Cl-和膽堿陽離子的氫鍵相互作用達(dá)到合理化 DES 具有最低的凝固點[13]。Perkins 等使用 MD 模擬了三個 ChCl 基相互作用[14]。隨后，Mainberger 等通過 MD 模擬了 40 種 DES，比較般琥珀力場來評估 MD 數(shù)據(jù)模擬的可靠性，同時也對 DES 進(jìn)行了結(jié)晶體系進(jìn)行了比較[15]。Hammond 等首次對 ChCl-丙二酸(MA)型 DE用空間密度函數(shù)繪制了 DES 的三維結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明膽堿中的羥基對重要作用[16]。 DES 種類的氫鍵供體主要有酰胺、多元醇、羧酸等化合物，常見的氫鍵受體主類鹽等。在眾多的 DES 組分中，ChCl 是最常用的鹽，因為其可生物，并且可以從生物質(zhì)中提取或通過高度原子經(jīng)濟(jì)的方法從化石中合

DES 原料更加便宜。例如，Abbott 組制備出綠色粘稠 ChCl-CrCl3·6比 1:2，凝固點大約在 14 oC)[22]，這類溶劑可作為甲酸和乙酸酯化反應(yīng)，由于水合金屬鹵化物含有結(jié)晶水，不易吸收空氣中的水分，使其在規(guī)模使用。：季銨鹽陽離子與中性有機(jī)氫鍵供體組成的 DES。中性有機(jī)氫鍵供體，–CO2H[24], –CONH2[3], –NH2, –NHR 和–OH[25]。尿素是最常見的有機(jī)ChCl 的摩爾比為 2:1 時可形成深共熔混合物(凝固點約 12oC)。這一類 ES 相比，具有一定的優(yōu)勢，例如，低成本，易于制備和相對高的耐水DES 中的許多是由天然生物質(zhì)衍生的有機(jī)氫鍵供體組成，因此還常具毒的特點[26, 27]。：金屬氯鹽和氫鍵供體(無有機(jī)季銨鹽陽離子)所組成的 DES。例如 Z、尿素[17]、乙二醇(EG)或 1,6-乙二醇形成 DES。


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