生物質(zhì)基多孔炭材料制備及其超電容特性研究.pdf

1、超級電容器是一種介于傳統(tǒng)電容器和二次電池之間的一種新型儲(chǔ)能器件，近些年來由于其具有高功率特性、長循環(huán)壽命和綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛關(guān)注。相比起傳統(tǒng)電容器和二次電池，高功率特性是超級電容器的一個(gè)閃光點(diǎn)，即在一些對功率有苛刻要求的場合，其應(yīng)當(dāng)能夠快速的完成充放電行為，然而不得不指出的是，超級電容器在儲(chǔ)存容量上遜色于二次電池，因此高功率特性只有在保證高比電容基礎(chǔ)上才更有意義。由超級電容器的儲(chǔ)能機(jī)理可知，比電容大小主要取決于電極材料內(nèi)部能夠形成

2、電雙層的活性點(diǎn)位數(shù)量，高功率特性主要決定于電極材料內(nèi)部擴(kuò)散及傳輸通道，即孔徑分布。因此，制備擁有高比表面積和合理孔徑分布的電極材料是炭材料領(lǐng)域內(nèi)的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。多孔炭基電極材料因具有高導(dǎo)電性、高化學(xué)穩(wěn)定性以及廉價(jià)等優(yōu)點(diǎn)而成為熱點(diǎn)，是目前商業(yè)化電極材料最優(yōu)選擇，而生物質(zhì)原料也因具有來源豐富、成本低、分布廣、無污染和可再生等優(yōu)點(diǎn)而受到青睞，結(jié)合兩者的優(yōu)勢，生物質(zhì)基多孔炭基電極成為電極材料發(fā)展方向之一。
　　本文工作主要制備了兩種擁有高比

3、電容和高功率特性的多孔炭基材料，用物理方法表針材料的形貌結(jié)構(gòu)和化學(xué)測試衡量其超電行為（X射線衍射、掃描電鏡、透射電鏡、拉曼光譜、循環(huán)伏安、恒流充放電、交流阻抗、X射線光電子能譜），分析測試結(jié)果并建立結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系。主要內(nèi)容如下：
　　（1）采用玉米須作為前驅(qū)體，采用KOH一步活化法制備玉米須基多孔炭材料，其擁有以微孔占主導(dǎo)輔之三維交互大孔的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，展現(xiàn)出1602 m2 g-1的高比表面積。經(jīng)過電化學(xué)測試表明制備的多孔炭材料

4、在電流密度為0.1 A g-1時(shí)比電容高達(dá)210 F g-1，同時(shí)擁有優(yōu)異的倍率性能和循環(huán)性能，當(dāng)電流密度從0.1 A g-1增大50倍即5 A g-1時(shí)，比電容仍能保持為原來的90％，而在電流密度為1 A g-1下循環(huán)10000次比電容仍可保持為97%。
　?。?）采用廢棄棉線手套為前驅(qū)體，采用KOH兩步活化法制備棉線纖維基多孔炭材料，所制備的材料擁有層次孔分布結(jié)構(gòu)，展現(xiàn)出1435 m2 g-1的高比表面積。經(jīng)過電化學(xué)測試表明制