生物誘導合成超級電容器用三維互連多孔炭電極材料.pdf

1、特斯拉，上海超級電容公交，快速充電，最近涌現出的新名詞顯示了人們對能量儲存和能量轉換研究的廣泛興趣。超級電容器具備功率密度高、循環(huán)壽命好、造價成本低等優(yōu)點被認為是一種很有研究和應用前景的高效儲能裝置。
　　為了獲得比電容高，循環(huán)壽命好的超級電容器用三維互聯多孔炭電極材料，并本著保護環(huán)境、降低成本的原則，本文利用生物模板制備出石墨程度較高的多孔炭或者石墨烯。
　　實驗主要分為兩大部分:
　　第一部分滸苔模板超級電容器電極

2、材料的制備、表征及測試:以滸苔為炭源，采用高溫炭化法制備纖維基三維多孔炭材料（3D-Fiberbased Carbon，用C表示），并使用水熱法制備了從自模板法到MnO/C復合材料(MnO/C composite materials，簡稱MCs)，以期獲得比電容高，循環(huán)壽命好的多孔炭電極材料。結果表明:纖維基三維多孔炭具有高比表面積達到180 m2·g-1。MCs具有三維導電網絡結構，金屬氧化物顆粒在石墨烯片層間生長均勻，但粒徑較大在3

3、0nm左右。電化學測試結果顯示:在0.5 mol·L-1的Na2SO4溶液中，電流密度1 A·g-1，MnO負載量在80％時得到的MCs擁有最高比電容，達218.2 F·g-1，經過1000次循環(huán)充放電測試比電容保持率為79.6％。由于滸苔無論在石墨化程度上還是電化學性能上都只能達到一般水平，因此展開了第二部分實驗:以西瓜瓜瓤為炭源，采用兩步炭化法制備纖維基三維石墨烯材料（3D-Fiberbased graphene，用G表示），并使用

4、水熱法經過了從單一MnO負載到CeO2-MnO/G復合材料(CeO2-MnO/G composite materials，簡稱CMGs)的優(yōu)化過程。結果表明:纖維基三維石墨烯具有高比表面積達到332 m2·g-1。 CMGs具有三維導電網絡結構，復合金屬氧化物顆粒在石墨烯片層間生長均勻，粒徑在10nm左右。電化學測試結果顯示:在0.5 mol·L-1的Na2SO4溶液中，電流密度1 A·g-1，當Ce4+∶Mn2+=1∶4，CeO2-M