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《生物質基碳材料及其復合材料的制備以及電化學性能的研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、生物質基碳材料及其復合材料的制備以及電化學性能的研究摘要近年來，由于生物質材料可再生、成本低、對環(huán)境友好以及本身具備的獨特結構等優(yōu)點，所以，利用生物質材料制備具有獨特結構且電化學性能優(yōu)越的多孔碳材料已經得到國內外許多科研工作者們的關注。本文以生物質材料及其聚苯胺（PANI）復合材料為前驅體，進行高溫碳化和活化制備多孔碳材料，并詳細考察碳化和活化工藝對碳材料微觀形貌及電化學性能的影響；其次以多孔碳材料為載體，制備C/MnO2復合材料，考察超聲碳載體對C/MnO2復合材料微觀形貌及電化學性能的影響；最后以多孔碳材料為負極，C/MnO2復合材料為正極，組裝非對稱超級電容器，通過采用
2、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、X-射線衍射、X-射線光電子能譜以及N2吸脫附等測試對材料形貌和結構進行表征，通過循環(huán)伏安測試、恒流充放電、以及交流阻抗對材料進行電化學性能評估。具體研究內容如下：本文以生物質材料香蒲（CP）為前軀體，制備不同形貌的碳材料，并詳細考察碳化、活化方式以及活化劑的用量對碳材料電化學性能的影響。結果表明：采用兩步活化法，當活化劑（KOH）與CP碳化樣品的質量比為1：1時，制備的多孔碳材料因其保持纖-1維管狀結構，具有更優(yōu)的電化學性能，在掃速為2mV·s時，其比容量可達到250F·g-1；采用一步活化法，當活化劑（KOH）與CP質量比為1：1時，制備的
3、多孔碳材料具2-1有相互交聯(lián)多孔泡沫結構以及高的比表面積（1951m·g），顯示出優(yōu)良的電化學性能，-1-1在掃速為2mV·s時，其比容量可達到336F·g，經5000次循環(huán)后，其容量保持率為95%。其次以生物質材料細菌纖維素（BC）為基體，通過原位聚合法制備BC-PANI復合材料，經過碳化和活化后制備多孔碳材料，并詳細考察了活化溫度、活化時間以及活化劑的用量對碳材料電化學性能的影響。結果表明：當活化劑（KOH）與BC-PANI碳化樣品質量比為1：1時，制備的多孔碳材料具有獨特的纖維與N摻雜多孔碳納米片相互-1-1連接的結構，在掃速為2mV·s時，其比容量可達到296F·g，
4、經循環(huán)10000次后，其比容量保持率為99%。另外，采用碳化后BC-PANI為載體，通過水熱反應制備C/MnO2復合材料，考察超聲處理碳載體對復合材料微觀形貌及電化學性能的影響。結果表明：未經超聲處理的碳載體制備的C/MnO2復合材料，由于具有3D納米花瓣棒狀結構，提高了MnO2和碳導-1電網絡之間的界面接觸，使其表現出更高的電化學性能，在掃速為2mV·s時，其比容-1量可達到273F·g。萬方數據哈爾濱工程大學碩士學位論文最后，分別以多孔碳材料及其MnO2復合材料為負極和正極，組裝非對稱超級電容-1-1器，在工作電壓2.0V，1mol·LNa2SO4電解液下，其比容量最大為
5、113Fg，最大-1能量密度為63Wh·Kg，經5000次循環(huán)后，其比容量保持率為92%，表現出優(yōu)良的電化學性能。關鍵詞：香蒲；細菌纖維素；碳材料；氧化錳復合材料；超級電容器萬方數據生物質基碳材料及其復合材料的制備以及電化學性能的研究ABSTRACTInrecentyears,thesynthesisofcarbonaceousmaterialswithuniquestructureandexcellentelectrochemicalpropertiesusingbiomassmaterialshasattractedmuchattentionduetotheirrenew
6、ableinherence,lowcost,environmentalfriendliness,anduniquestructure.Inthisdissertation,weusedbiomassandtheirpolyaniline(PANI)compositematerialsasprecursorstoprepareporouscarbonmaterialsundercarbonizationandactivation.Theeffectsofcarbonizationandactivationonthemicrostructureandelectrochemical
7、propertiesofthematerialswereinvestigatedindetail.Moreover,porouscarbonmaterials/MnO2compositeswerepreparedbyahydrothermalprocess.Theeffectsofpreparationprocessonmicrostructureandtheelectrochemicalpropertiesofthecompositematerialswereinvestigatedindetail.
