化学活化法制备活性炭%2f纳米碳掺杂材料研究.pdf

北京化工大学学位论文原创性声明Y2138601本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名:塞塑塑孽日期:墨坚堡』且丛L—一关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解北京化工大学有关保留和使用学位论文的规定,即:研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京化工大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许学位论文被查阅和借阅;学校可以公布学位论文的全部或部分内容,可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。保密论文注释:本学位论文属于保密范围,在土年解密后适用本授权书。非保密论文注释:本学位论文不属于保密范围,适用本授权书。作者签名:墓擅塑仁导师签名:薅毽坠——日期:垫篮6目6旦日期:鱼垒堡§虽5旦学位论文数据集中图分类号TB32学科分类号430论文编号1001020120470密级公开学位授予单位代码10010学位授予单位名称北京化工大学作者姓名苌柳娜学号2009000470获学位专业名称材料科学与工程获学位专业代码080500课题来源学校自选项目研究方向新型碳材料论文题目化学活化法制备活性炭/纳米碳掺杂材料的研究关键词化学活化,碳纳米墙,碳纳米管,掺杂材料论文答辩日期2012年5月18日*论文类型其它学位论文评阅及答辩委员会情况姓名职称工作单位学科专长指导教师薛锐生副教授北京化工大学新型碳材料评阅人1迟伟东教授北京化工大学碳材料评阅人2赵东林教授北京化工大学碳材料评阅人3评阅人4评阅人5徽员蝴罗瑞盈教授北京航空航天大学c/c复合材料答辩委员1徐操华教授北京化工大学碳材料答辩委员2刘杰教授北京化工大学碳材料答辩委员3迟伟东教授北京化工大学碳材料答辩委员4田艳红副教授北京化工大学碳材料答辩委员5注::《中国图书资料分类法》查询。(cB/r13745-9)《学科分类与代码》中查询。。摘要化学活化法制备活性炭/纳米碳掺杂材料的研究摘要活性炭具有发达的孔结构,而纳米碳材料,Ts)、Ws)等,具备独特的物化性能。本文旨在制备一种新型的多层次结构碳材料,并通过调整工艺使所制备材料兼备活性炭和纳米碳材料两种材料的优点。论文以含钴沥青为原料,KOH为活化剂,通过化学活化法,原位合成了活性炭/碳纳米墙和活性炭/碳纳米管两种掺杂材料,研究了工艺条件对产物形态、结构及性能的影响,初步探讨了掺杂材料的形成机理,并将掺杂材料用于电极材料,考察了其电容性能和储锂性能。主要研究内容如下:、结构及性能的影响,所研究的工艺条件包括预处理工艺(预氧化、预碳化、)、硼化合物添加剂的种类及含量、KOH配比、钴化合物种类及含量、活化温度。结果表明:(1)Ts;(2)所选用的三种硼化合物添加剂中NaBIA对形成纳米碳结构最有效,B元素不是纳米碳结构生成的决定性因素,NaBI-14的加入会促进纳米碳结构的生成是因为其具有强还原性并可释放H2,过多的NaBH4反而不利于纳米碳结构的生成;(3)KOI-I配比对产物中纳米结构的影响与原料中钴的含量密切相关,钴含量一定的条件下,增加KOH的含量,产物中的纳米碳结构先增多后减少,钻含量不同时,生成纳米碳结构所需的KOH用量不同,随着钴含量的增加,制备纳米碳结构所需要的KOH的含量增加;(4)与乙酸钴相比,纳米氢氧化亚钴更有利于活化过程中纳米碳结构的形成;(5)900℃热处理是产物中形成纳米碳结构较适宜的温度。,制备出了两种不同结构的活性炭/纳米碳掺杂材料,其中活性炭/碳纳米管掺杂材料中含有大量直径介于100~350nm之间,长度介于10~Ts;活性炭/碳纳米墙掺杂材料中含有大量厚度为15~20rim,宽度为1~Ws。,论文通过系统的研究结果初步对这一现象进行了科学解释。研究结果表明,活性炭偿内米碳掺杂材料的形成机理是碳材料在KOH高温刻蚀作用下,产生大量结构碎片,这些结构碎片在催化剂钴的作用下发生结构重排,形成了具有良好石墨结晶结构的纳米碳材料。当活化形成的结构碎片尺寸较大,并且钴颗粒较大时趋于形成碳纳米墙;当结构碎片尺寸较小,且钴颗粒较小时趋向于形成碳纳米管。(Ws)用于锂离子二次电池和超级电容器(EDLS)电极材料。电容测试结果表明: