隨著鋰離子電池、超級(jí)電容器等新型儲(chǔ)能技術(shù)的快速發(fā)展與普及,人們對(duì)于儲(chǔ)能設(shè)備的成本、可持續(xù)性和環(huán)境友好性等要求越來越高。生物質(zhì)衍生碳作為一種潛在的高性能儲(chǔ)能材料,由于具有原料來源豐富、成本低廉、化學(xué)穩(wěn)定性好和導(dǎo)電性能優(yōu)良等特點(diǎn)而被廣泛研究。本文分別以麻桿中提取的木質(zhì)素和纖維素為原料,采用不同的工藝制備了具有特殊形貌的生物質(zhì)衍生碳材料,并研究了其用作鋰離子電池負(fù)極材料與超級(jí)電容器電極材料的電化學(xué)性能。具體內(nèi)容如下:（1）以麻桿木質(zhì)素為原料,結(jié)合溶劑熱法和高溫碳化法制備了氮氧共摻雜的木質(zhì)素衍生碳微球。探究了不同碳化溫度對(duì)碳微球儲(chǔ)鋰性能的影響。其中在900℃下碳化得到的碳微球用于鋰離子電池負(fù)極時(shí)表現(xiàn)出最優(yōu)化的倍率性能和循環(huán)性能（2A g-1循環(huán)1000次后比容量為546.5 mAh g-1）。（2）以麻桿木質(zhì)素為原料,經(jīng)氨基苯酚酚化預(yù)處理后結(jié)合前述碳化工藝制備了高含氮量（3.09at.%）、高比表面積（540.05m2 g-1）和異質(zhì)結(jié)構(gòu)（蜂窩狀碳骨架擔(dān)載單分散碳微球）的功能化碳材料。于800℃碳化的最優(yōu)化樣品用于鋰離子電池負(fù)極材料時(shí),0.1A g-1電流密度下可逆容量達(dá)860.5 mAh g... 

【文章來源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：97 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２麻桿實(shí)物圖??Ｆｉｇ．?１－２?Ｔｈｅ?ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈ?ｏｆ?ｈｅｍｐ??ＧＢ５８８９－８６苧麻化成分定量分析方法，對(duì)不同地區(qū)生產(chǎn)的漢麻桿的組成??

物高聚物ｔ７＇盡管木質(zhì)素??具有價(jià)格便宜、高碳含量，高熱穩(wěn)定性，生物降解性，抗氧化活性和良好的硬度等優(yōu)??點(diǎn)【７８＾】，但商業(yè)價(jià)值并未能被充分開發(fā)，據(jù)估計(jì)，在造紙工業(yè)中，每年因提取纖維素??而產(chǎn)生的木質(zhì)素超過７０００萬噸，而其中只有不到２％被用作混凝土添加劑、穩(wěn)定劑、??分散劑和表面活性劑１８１，８２］，其余部分都作為廢棄物直接丟掉或者焚燒殆荊因此，開??發(fā)新的木質(zhì)素應(yīng)用領(lǐng)域迫在眉睫。??木質(zhì)素主要是基于芳香單元的生物共聚物，從其結(jié)構(gòu)單元組成上看可以把它歸源??于三個(gè)醇類前驅(qū)體（如圖１－３所示），分別是對(duì)羥基肉桂醇，（又稱香豆醇），在木質(zhì)素??聚合物形成階段產(chǎn)生對(duì)羥基苯酚單元；４－羥基－３－甲氧基肉桂醇（又稱松柏醇），產(chǎn)生愈??創(chuàng)木基單元；３，?５－二甲氧基－４－對(duì)羥基肉桂醇（又稱芥子醇），產(chǎn)生紫丁香基單元［８３】。??三種結(jié)構(gòu)單元相互交聯(lián)共聚產(chǎn)生了結(jié)構(gòu)迥異、沒有旋光性、交叉連接且分散度較高的??高分子聚合物，這也導(dǎo)致了木質(zhì)素本身沒有特定的結(jié)構(gòu)，且不同植株生成的木質(zhì)素結(jié)??構(gòu)相差很大。有研究表明，大多數(shù)裸子植物的木質(zhì)素主要由愈創(chuàng)木基結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成，??而大多數(shù)被子植物則是主要由紫丁香結(jié)構(gòu)和愈創(chuàng)木單元組合而成。??＾ＶＸＡＡ．?ｌＡｆｔＡＡ＊??？５?參。ｃＨ，—傘＿??ｏｙ?〇ｙ?°ｙ??／＞Ｃｏｕｍａｒ＞！?Ａｌｃｏｈｏｌ?Ｃｏａｉｆｃｒｙ?Ａｉｃｏｈｏｌ?Ｓｉｎａｐｙ！?Ａｌｃｏｈｏｌ??Ｖ?Ｖ?Ｖ??ｐ＊Ｈｙｄｒｏｘｖｐｈｃｔｔ＞！?Ｕｎｉｉ?Ｇｕｄａｃｙｌ?Ｕｎｉｔ?Ｓｉｎａｐｙｌ?Ｕｎｉｔ??圖１－３木質(zhì)素的基本結(jié)構(gòu)單元??Ｆｉｇ．?１－３?Ｔｈｅ?ｂａｓｉｃ?ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ?ｕｎｉｔ?ｏｆ?ｌ

５．６??ＨＣ－２００－１０?２００?１０?２?８００?２?４０．０??ＨＣ－２２０－１０?２００?１０?２?８００?２?２９．４??ＨＣ－１８０－６?１８０?６?２?８００?２?３８．１??ＨＣ－１８０－１０?１８０?１０?２?８００?２?３５．６??ＨＣ－１８０－１６?１８０?１６?２?８００?２?２７．０??ＨＣ－１８０－１８?１８０?１８?２?８００?２?３４．５??２．４實(shí)驗(yàn)流程圖??制備工藝流程圖如圖２－１所示。??碳嫌關(guān)駆體?木廟賊微球????＾?ｊ??Ｓｄ?＾?Ｍ．??欄＇?＾?＞〇?＾??麻ｍｆ維索?水熱雄?纖維素多孔確??圖２－１麻桿基碳材料制備工藝流程圖??Ｆｉｇ．２－１?Ｐｒｏｃｅｓｓ?ｄｉａｇｒａｍ?ｆｏｒ?ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｈｅｍｐ－ｂａｓｅｄ?ｃａｒｂｏｎ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ??１９??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]植物基分級(jí)多孔炭的制備及其超級(jí)電容器性能研究[D]. 郭楠楠.北京化工大學(xué) 2018
[2]植物麻桿基和膠原基生物質(zhì)多孔炭的制備、表征及性能研究[D]. 王勇.北京化工大學(xué) 2015

碩士論文
[1]生物質(zhì)基炭材料的制備及其電化學(xué)性能研究[D]. 郭莎莎.北京化工大學(xué) 2018



本文編號(hào)：3282168