玉米皮基多孔碳材料的制備及超級電容器性能研究.pdf

1、超級電容器，也稱電化學電容器，是一種高功率密度、可快速充放電、循環(huán)壽命長和對環(huán)境無污染特點的新興能源儲存器。目前，開發(fā)一種新的電極材料和相匹配的制備方法來提高電極的比電容和電容器的功率密度，是超級電容器技術(shù)攻克的主要難題。本論文主要以廢棄的生物質(zhì)——玉米皮作為碳前驅(qū)體，通過電化學測試及相應(yīng)的表征測試分析不同活化劑比率、不同碳化溫度對碳材料結(jié)構(gòu)和性能的影響，優(yōu)化方法，從而挑選出合適的碳材料，為研究制備高比表面積生物質(zhì)碳提供新途徑。

2、　　首先，以廢棄的玉米皮為碳前驅(qū)體，采用酸堿法，制備具有三維立體分層多孔結(jié)構(gòu)的玉米皮基碳材料。以玉米皮酸堿處理后產(chǎn)生的固相和液相為基礎(chǔ)，研究了不同比例的活化劑對其超電性能的影響。制備出的玉米皮基碳材料表面具有大量微孔、中孔和大孔結(jié)構(gòu)，孔徑分布均勻且富氧摻雜(17.1 wt％)，比表面積較大(928m2g-1)。超電性能測試結(jié)果顯示當活化劑為6 molL-1 KOH溶液，1 Ag-1電流密度下比容量可達356 F g-1，20A g-1電

3、流密度下比容量可達300 F g-1，2500次充放電循環(huán)后比電容保持率可達95％以上，高能量密度(21W kg-1)和高功率密度(875W kg-1)。
　　其次，采用水熱法結(jié)合800℃高溫碳化的方法制備玉米皮基碳材料。根據(jù)活化劑KOH的添加及添加方式不同，制備了三種碳材料分別為:CHPC（添加KOH）、CHTC（不添加KOH）及A-CHTC（后添加KOH）。結(jié)果顯示，水熱法結(jié)合KOH活化劑高溫碳化制備的CHPC樣品表面具有豐富

4、的孔結(jié)構(gòu)，相比于CHTC和A-CHTC樣品而言，樣品CHPC充放電時間更長，比電容更大（344 F g-1），倍率性能達到80％，說明KOH活化后的碳產(chǎn)物擁有更高超電性能。
　　最后，以KOH為活化劑，用兩步碳化法制備玉米皮基活性炭材料。研究了不同活化劑的投入比和碳化溫度對樣品性能的影響。結(jié)果表明，所制備的樣品屬于無定形石墨化碳材料，比表面積最高可達1233m2g-1，孔尺寸在4nm左右，屬于介孔碳材料。當碳材料與KOH活化劑質(zhì)量