生物廢棄物基活性炭的制備及其超電容特性的研究.pdf

1、山東理工大學(xué)山東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文生物廢棄物基活性炭的制備及其超電容特性的生物廢棄物基活性炭的制備及其超電容特性的研究研究PreparationSupercapacitivePropertiesResearchofBiowasteActivatedCarbon研究生：王倩楠王倩楠指導(dǎo)教師：張麗鵬張麗鵬申請(qǐng)學(xué)位門類級(jí)別：工學(xué)碩士學(xué)科專業(yè)名稱：冶金工程研究方向：電化學(xué)論文完成日期：20152015年4月2020日單位代碼：10433學(xué)號(hào)：

2、Y1205138分類號(hào)：TQ152密級(jí)：山東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要I摘要超級(jí)電容器是一種新式儲(chǔ)能裝置，近年來(lái)備受研究者的關(guān)注，而對(duì)其研究的關(guān)鍵點(diǎn)在于其電極材料。由于生物基活性炭具有成本低、來(lái)源環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，本論文分別制備出絲瓜絡(luò)基活性炭、石榴皮基活性炭和花生殼基活性炭，分別將其應(yīng)用于超級(jí)電容器的電極材料，并研究了其超電容性能。本文的主要內(nèi)容為：1、以絲瓜絡(luò)為碳源，以KOH為活化劑，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，通過(guò)化學(xué)活化法制備活性炭，對(duì)其孔結(jié)構(gòu)、微觀

3、結(jié)構(gòu)、形貌等進(jìn)行了氮?dú)馕摳?、XRD、SEM等測(cè)試，而后作為電極材料將其應(yīng)用于超級(jí)電容器，采用了循環(huán)伏安、恒流充放電、交流阻抗等測(cè)試手段。結(jié)果表明：不同活化溫度下得到的活性炭均為無(wú)定形炭；隨著活化溫度的升高，比表面積不斷增大，活化溫度為700℃時(shí)制備的活性炭材料（LAC700），具有最大的比表面積（936m2g1）；電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明，樣品LAC700的比電容值高達(dá)152.89Fg1，具有最優(yōu)越的電化學(xué)性能，是理想的超級(jí)電容器用電極材料

4、。2、以石榴皮為原料，以KOH或ZnCl2為活化劑，通過(guò)一種簡(jiǎn)單的熱解反應(yīng)成功制備了一系列活性炭材料，對(duì)其孔結(jié)構(gòu)、形貌等進(jìn)行了氮?dú)馕摳?、SEM等測(cè)試，而后作為電極材料將其應(yīng)用于超級(jí)電容器，進(jìn)行了循環(huán)伏安、恒流充放電、交流阻抗等電化學(xué)測(cè)試。實(shí)驗(yàn)表明：經(jīng)過(guò)活化處理制備的活性炭比表面積有明顯的增大；不同的處理方式對(duì)材料的孔結(jié)構(gòu)、形貌及比表面積均產(chǎn)生很大的影響。SEM和氮?dú)馕摳綔y(cè)試表明：處理方式不同，制備出的活性炭結(jié)構(gòu)也不相同，其中活化劑為

5、ZnCl2時(shí)制備的活性炭樣品（GCZ）具有更加豐富的微孔結(jié)構(gòu)。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明，樣品GCZ在電解液KOH中具有最高的比電容，即在電流密度為0.1Ag1時(shí)，其比電容值為195.1Fg1，且具有最好的電容性能。3、以花生殼為原料，以KOH為活化劑，采用簡(jiǎn)單的高溫?zé)峤夥磻?yīng)制備活性炭材料，并應(yīng)用于超級(jí)電容器的研究，對(duì)活性炭的孔結(jié)構(gòu)、微觀結(jié)構(gòu)、形貌等進(jìn)行了氮?dú)馕摳?、XRD、SEM等測(cè)試，而后將其作為電極材料應(yīng)用于超級(jí)電容器，采用了循環(huán)伏安、恒

6、流充放電、交流阻抗等測(cè)試方法。結(jié)果表明：活化溫度為900℃時(shí)制備的活性炭樣品（PSAC2900）具有最大的比表面積（1621m2g1）、最大的中孔率（14.6%）和最大的平均孔徑（2.25nm）；在6molL1的電解液KOH溶液中，PSAC2900的比電容高達(dá)307.44Fg1；當(dāng)電流密度為5Ag1時(shí)，經(jīng)過(guò)1000次恒流充放電，比電容值始終高于其他活性炭樣品的比電容值，僅下降3.8%，表明此活性炭材料具有最佳的功率特性和長(zhǎng)時(shí)間充放電循環(huán)