隨著鋰離子電池、超級電容器等新型儲能技術的快速發(fā)展與普及,人們對于儲能設備的成本、可持續(xù)性和環(huán)境友好性等要求越來越高。生物質衍生碳作為一種潛在的高性能儲能材料,由于具有原料來源豐富、成本低廉、化學穩(wěn)定性好和導電性能優(yōu)良等特點而被廣泛研究。本文分別以麻桿中提取的木質素和纖維素為原料,采用不同的工藝制備了具有特殊形貌的生物質衍生碳材料,并研究了其用作鋰離子電池負極材料與超級電容器電極材料的電化學性能。具體內容如下:（1）以麻桿木質素為原料,結合溶劑熱法和高溫碳化法制備了氮氧共摻雜的木質素衍生碳微球。探究了不同碳化溫度對碳微球儲鋰性能的影響。其中在900℃下碳化得到的碳微球用于鋰離子電池負極時表現出最優(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）以麻桿木質素為原料,經氨基苯酚酚化預處理后結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）和異質結構（蜂窩狀碳骨架擔載單分散碳微球）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極材料時,0.1A g-1電流密度下可逆容量達860.5 mAh g... 

【文章來源】：北京化工大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：97 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

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

物高聚物ｔ７＇盡管木質素??具有價格便宜、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【７８＾】，但商業(yè)價值并未能被充分開發(fā)，據估計，在造紙工業(yè)中，每年因提取纖維素??而產生的木質素超過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)新的木質素應用領域迫在眉睫。??木質素主要是基于芳香單元的生物共聚物，從其結構單元組成上看可以把它歸源??于三個醇類前驅體（如圖１－３所示），分別是對羥基肉桂醇，（又稱香豆醇），在木質素??聚合物形成階段產生對羥基苯酚單元；４－羥基－３－甲氧基肉桂醇（又稱松柏醇），產生愈??創(chuàng)木基單元；３，?５－二甲氧基－４－對羥基肉桂醇（又稱芥子醇），產生紫丁香基單元［８３】。??三種結構單元相互交聯共聚產生了結構迥異、沒有旋光性、交叉連接且分散度較高的??高分子聚合物，這也導致了木質素本身沒有特定的結構，且不同植株生成的木質素結??構相差很大。有研究表明，大多數裸子植物的木質素主要由愈創(chuàng)木基結構單元構成，??而大多數被子植物則是主要由紫丁香結構和愈創(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木質素的基本結構單元??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實驗流程圖??制備工藝流程圖如圖２－１所示。??碳嫌關駆體?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】：
期刊論文
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博士論文
[1]植物基分級多孔炭的制備及其超級電容器性能研究[D]. 郭楠楠.北京化工大學 2018
[2]植物麻桿基和膠原基生物質多孔炭的制備、表征及性能研究[D]. 王勇.北京化工大學 2015

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



本文編號：3282168