新型電化學儲能裝置的發(fā)展對于減少化石燃料的消耗以及間歇性可再生能源的高效利用起著非常重要的作用。其中,超級電容器由于具有功率密度高、循環(huán)壽命長、安全系數高等獨特的優(yōu)點,在儲能系統(tǒng)、混合動力和電動汽車以及消費類電子產品等領域中,已經得到了廣泛的應用。在各種超級電容器電極材料中,炭材料以其豐富的比表面積、可調節(jié)的多孔結構以及良好的導電性而受到人們的廣泛關注。其中,生物質基炭材料具有獨特的天然孔道結構、可調的物理化學性質、環(huán)境友好并且價格低廉,賦予了其人工材料難以比擬的優(yōu)異性能。炭材料的比表面積、孔性結構和石墨化度,直接影響其電化學性能。此外,炭材料的原料成本、制備工藝、對環(huán)境的影響也是影響碳基超級電容器發(fā)展的因素。因此,開發(fā)高性能、低成本的炭材料對推動超級電容器的發(fā)展具有重要的作用。本文主要利用生物質的天然孔道結構來制備具有不同形貌特征的多孔炭材料;針對生物質基炭材料普遍存在的結構單一和石墨化程度低,以及傳統(tǒng)活化劑腐蝕性強等缺點,開發(fā)多種新型催化劑對炭材料的結構進行設計和優(yōu)化,實現同步活化和石墨化的目的;探索了其作用機理,研究了不同結構特征的炭材料對其電化學性能的影響,為合理利用生物質結構... 

【文章來源】：太原理工大學山西省 211工程院校

【文章頁數】：157 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 超級電容器簡介
        1.1.1 超級電容器的發(fā)展歷史
        1.1.2 超級電容器的儲能機理
        1.1.3 超級電容器的應用
    1.2 炭材料的研究進展
        1.2.1 炭材料的種類
        1.2.2 多孔炭結構對電容性能的影響
    1.3 生物質基炭材料
        1.3.1 生物質基多孔炭的基本特征
        1.3.2 生物質基多孔炭的制備方法
        1.3.3 生物質基多孔炭的微觀結構
    1.4 選題目的意義及主要研究內容
        1.4.1 選題目的和意義
        1.4.2 研究內容
第二章 碳微管束/MnO_2復合電極材料的制備及其電化學性能研究
    2.1 引言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 實驗試劑和儀器
        2.2.2 三維碳微管束的制備
        2.2.3 MnO_2/CMB的制備
        2.2.4 材料的表征
    2.3 結果與討論
        2.3.1 結構與形貌分析
        2.3.2 比表面積和孔結構分析
        2.3.3 晶體結構分析
        2.3.4 X射線光電子能譜分析
        2.3.5 電化學性能分析
    2.4 本章小結
第三章 多孔石墨化碳微米管的制備及其作為MnO_2 的基底應用于超級電容器
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 原料和試劑
        3.2.2 多孔石墨化碳微米管的制備
        3.2.3 MnO_2/PGCMB電極的制備
        3.2.4 對比樣品的制備
        3.2.5 材料的表征
    3.3 結果與討論
        3.3.1 結構與形貌表征分析
        3.3.2 比表面積和孔結構分析
        3.3.3 炭材料晶形結構分析
        3.3.4 X射線光電子能譜分析
        3.3.5 PGCMT形成機理分析
        3.3.6 電化學性能分析
    3.4 本章小結
第四章 碳微米管孔結構和石墨化度的調控及其作為基底對MnO_2 電化學性能的影響.
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 原料和試劑
        4.2.2 多孔石墨化碳的制備
        4.2.3 MnO_2/PGC-N電極的制備
        4.2.4 材料的表征
    4.3 結果與討論
        4.3.1 結構與形貌表征分析
        4.3.2 比表面積和孔結構分析
        4.3.3 炭材料晶形結構分析
        4.3.4 X射線光電子能譜分析
        4.3.5 PGC-N形成機理分析
        4.3.6 電化學性能分析
    4.4 本章小結
第五章 炭材料比表面積和石墨化度的有效調控及對其電化學性能的影響
    5.1 引言
    5.2 實驗部分
        5.2.1 原料和試劑
        5.2.2 多孔石墨化碳的制備
        5.2.3 材料的表征
        5.2.4 電化學性能測試
    5.3 結果與討論
        5.3.1 結構與形貌表征分析
        5.3.2 比表面積和孔結構分析
        5.3.3 炭材料晶形結構分析
        5.3.4 PGC-10c-T形成機理分析
        5.3.5 電化學性能分析
    5.4 本章小結
第六章 以纖維素和葡萄糖為碳源制備多孔石墨化碳材料
    6.1 引言
    6.2 實驗部分
        6.2.1 原料和試劑
        6.2.2 CS@CF-KFe的制備
        6.2.3 材料的表征
        6.2.4 電化學性能測試
    6.3 結果與討論
        6.3.1 結構與形貌表征分析
        6.3.2 比表面積和孔結構分析
        6.3.3 晶形結構分析
        6.3.4 X射線光電子能譜分析
        6.3.5 電化學性能分析
    6.4 本章小結
第七章 結論與展望
    7.1 結論
    7.2 創(chuàng)新點
    7.3 展望
參考文獻
致謝
攻讀博士學位期間發(fā)表的學術論文
博士學位論文獨創(chuàng)性說明


【參考文獻】：
期刊論文
[1]Hard carbon derived from cellulose as anode for sodium ion batteries:Dependence of electrochemical properties on structure[J]. V.Simone,A.Boulineau,A.de Geyer,D.Rouchon,L.Simonin,S.Martinet.  Journal of Energy Chemistry. 2016(05)



本文編號：3199484