山核桃蒲殼基活性炭制備及電容特性研究.pdf

1、活性炭具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu),集中的孔徑分布,而且比表面積巨大,表現(xiàn)出穩(wěn)定的物理化學(xué)性能,是一種優(yōu)良的吸附材料,被廣泛應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)和能量儲(chǔ)存等領(lǐng)域。超級(jí)電容器具有功率密度高、能量密度高、充放電速度快和使用壽命長等優(yōu)點(diǎn),作為一種新型儲(chǔ)能器件引起了世界各國廣泛關(guān)注?；钚蕴渴浅?jí)電容器主要的電極材料,其比表面積、孔徑分布和表面官能團(tuán)是影響超級(jí)電容器性能的重要因素。本文利用廢棄山核桃蒲殼為原料,KOH為活化劑制備高比表面積活性炭,對炭化條件和活化

2、條件等制備工藝進(jìn)行優(yōu)化,探索制備條件、微觀結(jié)構(gòu)之間的內(nèi)在聯(lián)系。采用HCl、H2SO4、HNO3、HF對活性炭進(jìn)行改性,研究改性后活性炭表面官能團(tuán)、孔隙結(jié)構(gòu)的變化情況。最后,利用活性炭組裝成超級(jí)電容器,對其電容特性開展研究,主要結(jié)論如下:
　　(1)采用山核桃蒲殼為原料,優(yōu)化的炭化條件為:炭化溫度為700℃,炭化時(shí)間為1小時(shí);以KOH為活化劑優(yōu)化的活化條件為:堿炭比為3、活化溫度為900℃和活化時(shí)間1小時(shí)。在此條件下所制得的活性炭比

3、表面積為3025.4m2/g,總孔容1.60cm3/g。
　　(2)酸洗改性可以在活性炭表面引入羰基、羧基和羥基等官能團(tuán),其中AC-H2SO4、AC-HNO3羧基和羥基較多,而AC-HCl、AC-HF羰基較多。酸洗改性后活性炭得率大小順序?yàn)锳C-HF

4、=AC-H2SO4。
　　(3)山核桃蒲殼基活性炭為電極材料制備超級(jí)電容器表現(xiàn)出穩(wěn)定的雙電層電容特性,經(jīng)過100次循環(huán)充放電效率保持在97％以上;活性炭比表面積增大可以提高超級(jí)電容器比電容,但比表面積增大到一定值時(shí),平均孔徑接近1nm的活性炭在離子溶劑電解質(zhì)中可以獲得更高的比電容235.1F/g;改性活性炭超級(jí)電容器比電容大小為AC-HCl>AC-HF>AC-H2SO4>AC-HNO3,改性活性炭中灰分含量過高會(huì)降低超級(jí)電容器比電