炭氣凝膠的常壓干燥制備及其超電容行為.pdf

1、本文主要圍繞如何在常壓下制備超電容器用炭氣凝膠進(jìn)行研究,目的是提高炭氣凝膠的比電容和簡(jiǎn)化制備工藝.具體的說(shuō)包括以下四個(gè)方面: 1.醋酸鈉作為一個(gè)新型的聚合催化劑,用來(lái)在常壓干燥下制備了炭氣凝膠,從而取代了超臨界干燥,縮短了聚合時(shí)間.考察了催化劑的濃度、裂化溫度、丙酮交換和電解液種類(lèi)等對(duì)比電容的影響.通過(guò)掃描電子顯微鏡、循環(huán)伏安、交流阻抗和計(jì)時(shí)電勢(shì)法對(duì)樣品表面形貌和電化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了表征.結(jié)果表明醋酸鈉不僅導(dǎo)致了互聯(lián)的納米粒子,連通

2、的孔結(jié)構(gòu),而且導(dǎo)致了電容的提升.炭氣凝膠的比電容高達(dá)296F/g. 2.在高的催化劑濃度下,過(guò)氧化合物在聚合過(guò)程中用作新的添加劑,實(shí)現(xiàn)了常壓干燥取代超臨界干燥來(lái)制備炭氣凝膠.通過(guò)改變催化劑濃度和過(guò)氧化合物含量,研究了炭氣凝膠比電容的變化.樣品的物理性質(zhì)和電化學(xué)性能通過(guò)掃描電子顯微鏡、氮吸附、循環(huán)伏安、交流阻抗和計(jì)時(shí)電勢(shì)法進(jìn)行了表征.結(jié)果顯示過(guò)氧化合物在防止氣凝膠的收縮、形成交聯(lián)的微球、增加比表面和改進(jìn)電化學(xué)性質(zhì)方面起到了關(guān)鍵的作

3、用.通過(guò)使用過(guò)氧化合物作為添加劑,炭氣凝膠的比電容從85F/g增加至 256F/g. 3.通過(guò)冰凍前處理方法取代超臨界干燥制備了超電容器用炭氣凝膠.選用了三種類(lèi)型的催化劑碳酸鈉(無(wú)機(jī)堿類(lèi))、硫酸(酸類(lèi))、碳酰胺(胺類(lèi)).通過(guò)優(yōu)化R/C,R/W等條件,制備出高比電容的炭氣凝膠.樣品的物理性質(zhì)和電化學(xué)性能通過(guò)亞甲基藍(lán)比表面測(cè)試、循環(huán)伏安和交流阻抗法進(jìn)行了表征.研究了比表面和比電容之間的關(guān)系,細(xì)致的研究了冰凍處理前后,以三種催化劑制備

4、的炭氣凝膠的比電容的變化.結(jié)果顯示,碳酰胺催化下經(jīng)過(guò)冷凍前處理制備的炭氣凝膠有很高的比電容和低的內(nèi)阻. 4.分別采用摻雜金屬鉛和鋅的方法,在常壓下制備了超電容器電極材料炭氣凝膠.通過(guò)調(diào)節(jié)金屬的含量?jī)?yōu)化了制備工藝.通過(guò)掃描電鏡照片討論了材料微結(jié)構(gòu)對(duì)比電容的影響;通過(guò)循環(huán)伏安曲線(xiàn)研究了材料的電容特性;通過(guò)交流阻抗法研究了材料的電阻.所制備的材料具備典型的超電容性能,材料的電導(dǎo)率得到了改善,比電容也得到了顯著的提高.分別采用以氧化釹和