生物質(zhì)基摻氮活性炭材料的制備及超級(jí)電容器和氣體吸附性能的研究.pdf

1、近年來，氣候變化和能源短缺問題嚴(yán)峻，人們對(duì)環(huán)境友好型高功率能源資源的需求日益緊迫。超級(jí)電容器具有脈沖功率輸出高，循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，是一種很有發(fā)展前景的儲(chǔ)能器件?；钚蕴渴潜蝗藗冏钤缰苽浜屠玫某?jí)電容器電極材料，在超級(jí)電容器、電化學(xué)儲(chǔ)能等領(lǐng)域顯示出廣泛的用途。同時(shí)，活性炭還可應(yīng)用于儲(chǔ)氫、CH4儲(chǔ)存和CO2捕獲等領(lǐng)域，對(duì)燃料電池，大氣環(huán)境改善有很大幫助。本文利用天然生物質(zhì)為原料采用KOH活化方法制備活性炭材料，研究反應(yīng)條件對(duì)材料性質(zhì)的影響，

2、并探討材料性質(zhì)與其電性能和氣體吸附性能之間的關(guān)系。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴以大麻桿為原料采用KOH活化的方法制備活性炭，研究炭化溫度對(duì)樣品性能的影響。隨炭化溫度升高，活化樣品比表面積下降(3098～2167m2g-1)，但超微孔比例升高，平均孔徑減小。在電性能測(cè)試中比電容隨炭化溫度升高呈下降趨勢(shì)，由288Fg-1降至237Fg-1。⑵以向日葵莖髓為原料采用KOH活化的方法制備活性炭，研究活化堿炭比對(duì)樣品性能的影響。該種原材料具

3、有較高灰分含量（約15％），在KOH活化之前采用鹽酸洗滌的方法去除灰分。隨堿炭比增大，活化樣品比表面積增大，電性能增強(qiáng)。當(dāng)堿炭比為5時(shí)，比表面積達(dá)3027 m2 g-1，比電容達(dá)312 F g-1，且循環(huán)性能良好。⑶采用富氮的雞毛和牦牛毛為原料，以KOH活化方法制備活性炭，研究動(dòng)物蛋白質(zhì)原料在高摻氮量活性炭制備中原料、活化溫度、炭化溫度和活化堿炭比對(duì)樣品性能的影響。對(duì)雞毛進(jìn)行不同堿炭比和活化溫度的KOH活化，堿炭比為4、650℃活化樣品

4、性能最佳，具有較大的比表面積和比電容，且在低溫活化下具有較高的氮氧含量和超微孔含量，增大了樣品的贗電容存儲(chǔ)能力和CO2、CH4吸附能力。對(duì)牦牛毛進(jìn)行了不同炭化溫度和活化溫度的KOH活化，500℃炭化、750℃活化牦牛毛活性炭具有超大比表面積，高達(dá)3650 m2g-1，H2吸附量達(dá)3.35 wt％。在低溫活化中，隨炭化溫度升高，比表面積減小，超微孔含量增多，但孔道更通暢，比電容增大。其中，700℃炭化、600℃活化樣品具有很強(qiáng)的電荷儲(chǔ)存能