本文關(guān)鍵詞：SI-eATRP法可控制備親水性超級電容器炭電極材料

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【摘要】：炭材料的表面改性和提高有效比表面積是近年來提升雙電層電容器儲能性能的重要途徑。本論文利用SI-e ATRP技術(shù)在炭材料表面接枝親水性聚合物PVP來改性炭材料,提高其可利用的比表面積,并研究改性后親水性電極材料的電化學(xué)性能。主要內(nèi)容如下:(1)選擇炭微球、互通多孔炭和碳納米管為孔碳基材,利用SI-e ATRP技術(shù)在這三種材料表面接枝親水性聚合物PVP鏈段刷,研究親水性聚合物對不同類型孔炭電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:接枝聚合物分子刷后,三種材料在水中的分散能力變好,說明材料的浸潤性能變好,同時電化學(xué)性能得到了不同程度的改善。其中碳微球和碳納米管的比電容提升幅度較小,而互通多孔炭經(jīng)過改性之后性能提升最為明顯,其比電容值達到了265 F/g,說明互通多孔炭是一種適合聚合物刷改性的良好基底材料。(2)選擇的炭材料是互通多孔炭,采用不同類型致孔劑調(diào)節(jié)孔徑大小;再利用SI-e ATRP技術(shù)在其表面接枝親水性鏈段PVP,研究親水性聚合物對不同孔徑孔炭電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:以氯苯作為致孔劑炭化后得到的多孔炭擁有比其他兩種多孔炭更大的比表面積和孔體積;在接枝聚合物后具有最高的比電容值,甚至超過了酸改性材料的值,達到了294 F/g;經(jīng)過1000次充放電之后保持首次充放電電容值的85.55%。這說明微介孔含量較多的孔炭適合用聚合物刷改性來提高其電化學(xué)性能。
【關(guān)鍵詞】：超級電容器 炭材料 SI-e ATRP 浸潤性 電化學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ127.11;TM53
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第1章 緒論10-21
• 1.1 引言10
• 1.2 超級電容器概述10-14
• 1.2.1 超級電容器發(fā)展概況10-11
• 1.2.2 超級電容器結(jié)構(gòu)組成11-12
• 1.2.3 超級電容器分類12-13
• 1.2.4 超級電容器工作原理13-14
• 1.3 超級電容器炭材料14-16
• 1.3.1 炭材料用作電極材料的研究進展14-15
• 1.3.2 炭材料改性15-16
• 1.4 聚合物分子刷的制備16-19
• 1.4.1 原子轉(zhuǎn)移自由基聚合16-17
• 1.4.2 表面引發(fā)原子轉(zhuǎn)移自由基聚合17-18
• 1.4.3 電化學(xué)調(diào)控表面引發(fā)原子轉(zhuǎn)移自由基聚合18-19
• 1.5 課題的提出及研究內(nèi)容19-21
• 1.5.1 課題的研究意義及提出19-20
• 1.5.2 課題的研究內(nèi)容20-21
• 第2章 SI-eATRP法接枝聚合物對不同結(jié)構(gòu)炭材料的超級電容性能影響21-33
• 2.1 引言21
• 2.2 實驗部分21-26
• 2.2.0 化學(xué)試劑與實驗儀器21-23
• 2.2.1 炭材料的制備23-24
• 2.2.2 SI-eATRP制備親水性炭電極材料24-25
• 2.2.3 測試電極片的制備25
• 2.2.4 材料的結(jié)構(gòu)表征25
• 2.2.5 材料電化學(xué)性能測試25-26
• 2.3 結(jié)果與討論26-31
• 2.3.1 材料的形貌和組成表征26-27
• 2.3.2 材料的浸潤性表征27-28
• 2.3.3 材料的超級電容性能28-31
• 2.3.4 材料電化學(xué)性能對比31
• 2.4 本章小結(jié)31-33
• 第3章 SI-eATRP合成親水性互通多孔炭與其電化學(xué)性能研究33-49
• 3.1 引言33
• 3.2 實驗部分33-36
• 3.2.1 化學(xué)試劑與實驗儀器33-34
• 3.2.2 互通多孔炭的合成34-35
• 3.2.3 SI-eATRP制備親水性互通多孔炭材料35
• 3.2.4 電極的制備35
• 3.2.5 材料的結(jié)構(gòu)表征35-36
• 3.2.6 電極材料的超級電容性能測試36
• 3.3 結(jié)果與討論36-47
• 3.3.1 互通多孔碳的顯微結(jié)構(gòu)36-37
• 3.3.2 多孔炭的比表面積和孔徑分布測試37-39
• 3.3.3 多孔炭的超級電容性能測試39-41
• 3.3.4 SI-eATRP接枝聚合物前后材料的性質(zhì)表征41-47
• 3.4 本章小結(jié)47-49
• 結(jié)論49-51
• 研究展望51-52
• 參考文獻52-59
• 致謝59-61
• 附錄A 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表或接收的學(xué)術(shù)論文61

【參考文獻】

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本文編號：924567