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《富氮碳材料作為超級電容器電極材料的研究》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、單位代碼10476學(xué)號1203180218分類號0646M^kf碩士學(xué)位論文富氮碳材料作為超級電容器電極材料的研究學(xué)科、專業(yè)：物理化學(xué)研究方向：電化學(xué)申請學(xué)位類別：理學(xué)碩士申請人：王哲指導(dǎo)教師：魏獻(xiàn)軍教授二〇一五年五月獨(dú)創(chuàng)性聲明木人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人己經(jīng)發(fā)表或撰寫的研究成果，也不包含為獲得河南師范大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書所使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說
2、明并表示了謝意。作者簽名：i想曰期:Z關(guān)于論文使用授權(quán)的說明本人完全了解河南師范大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤，允許論文被查閱和借閱。木人授權(quán)河南師范大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。（保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)書）作者簽名:導(dǎo)師簽名'日期:STUDYOFNITROGENENRICHMENTCARBONMATERIALSFORSUPERCAPACITORADissertationSub
3、mittedtotheGraduateSchoolofHenanNormalUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofScienceByWangZheSupervisor:Prof.WeiXianJunMay,2015摘要超級電容器作為一種新型儲能器件，兼具傳統(tǒng)電容器與二次電池的優(yōu)點(diǎn)。由于它所具有高的功率密度、快速的充放電、較長的使用壽命及對環(huán)境無污染等特點(diǎn)，近年來引起了人們的廣泛關(guān)注。電極材料是影響超級電容器性能的核心因素，因此，
4、具有優(yōu)良性能的電極材料已成為研究熱點(diǎn)。碳材料由于它的原料易得、獨(dú)特的物理化學(xué)特性及成本低等優(yōu)點(diǎn)而成為商業(yè)超級電容器應(yīng)用最為廣泛的電極材料之一。在碳材料上若引入含氮的官能團(tuán)可以誘發(fā)法拉第反應(yīng)即所謂的贗電容效應(yīng)進(jìn)而提高比電容。本論文采用的是原位摻雜氮的方法來制備富氮碳材料，采用SEM、TEM、FTIR、XRD、BET、XPS、Raman等技術(shù)對材料進(jìn)行了形貌和結(jié)構(gòu)表征,采用循環(huán)伏安、恒流充放電及交流阻抗測試等探究了材料的電化學(xué)性能。其主要的研究內(nèi)容如下：（1）以苯胺和N-羥乙基苯胺為單體，過硫酸銨為氧化劑，通過化學(xué)氧化法制備了球徑
5、均一的聚合物。然后以KOH為活化劑，制備了不同條件下的富氮碳材料。在活化溫度為700℃，材料的比表面積高達(dá)2276.3m2g-1，孔容是1.2318cm3g-1。材料顯示出了優(yōu)異的電化學(xué)性能，在1MH2SO4電解液介質(zhì)中，三電極體系下，電流密度為1A/g時，比電容高達(dá)361F/g，經(jīng)過1000次循環(huán)之后，電容基本沒有衰減。電流密度為30A/g時，比電容高達(dá)228F/g，經(jīng)過10000次循環(huán)之后，電容保持率高達(dá)96.5%。這歸因于材料較高的比表面積和合適的孔徑分布、含氮量等因素，雜原子的摻雜使材料既存在雙電層電容，還產(chǎn)生了贗電容
6、。（2）以納米CaCO3為模板，環(huán)氧樹脂和乙二胺為碳源和固化劑，合成出了一系列不同碳化溫度和不同模板用量的富氮碳材料。在碳化溫度為700℃，環(huán)氧樹脂與納米CaCO2g-1，含氮量為2.28%，性能最佳。在1M3質(zhì)量比為2時，材料的比表面積為527mH2SO4電解液介質(zhì)中，兩電極體系下，電流密度為1A/g時，比電容為162F/g，經(jīng)過1000次循環(huán)之后，電容下降了近25%。材料較差的電化學(xué)性能可能是由于它們較低的比表面積造成，致使電解液離子與電極材料接觸面積受到限制。（3）首次以可再生的生物質(zhì)莧菜莖為原料，通過水熱合成法和500
7、℃碳化制備前驅(qū)體。采用KOH對前驅(qū)體進(jìn)行了活化，制備出了不同條件下的氮摻雜碳材料。700℃下KOH活化的材料電化學(xué)性能最佳，在1MH2SO4介質(zhì)中，兩電極體系下，放電電流密度I為1A/g時，比電容為328F/g。放電電流密度為30A/g時，比電容還高達(dá)138F/g。該類材料的原料易得，成本低廉，在超級電容器電極材料中具有一定的發(fā)展前景。關(guān)鍵詞：碳材料，氮摻雜，KOH活化，超級電容器IIABSTRACTSupercapacitorshavetheadvantagesbothtraditionalcapacitorsandseco
8、ndarybatteriesasanewtypeofenergystorgydevice.Supercapacitorshavereceivedgreatattentionbecauseoftheirhighpowerdensity,longcyclelifeandnohar
