新型多孔碳材料的制备及其电化学性能研究.pdf

华东师范大学
硕士学位论文
新型多孔碳材料的制备及其电化学性能研究
姓名:王文娟
申请学位级别:硕士
专业:无机化学
指导教师:单永奎
20100501
摘要化学储氢量为痝,最高储锂量为址/Q芯拷峁砻鹘榭滋疾牧所制的材料的最高放电容量为疔欤罡叩缁Т⑶,储氢、储锂和超我们直接煅烧生物质、报纸和滤纸等废弃物,得到了多孔碳材料,研究表明具有一定的电化学储氢作用,煅烧玉米茎后所得多孔碳材料是一种较好的双电层且储氢量随着含量的增加而增加。级电容器电极材料的研究受到格外关注。在所有的储能材料中,由于多孔碳材料具有大量纳米孔道,巨大的比表面积,在吸附、催化、储能、电容等方面潜在巨大应用价值,是迄今为止最为理想的材料。经过多年的研究,一大批孔径可调,组成可变、孔道形状和排列方式多样化的多孔碳材料被合成出来。尽管人们已经取得了很多突出的成绩,但是在多孔碳材料的研究过程中仍然有许多未知和不足需要我们探索和解决。开发简单、经济、快速生产高质量多孔碳材料的新方法,并不断推进多孔碳材料在电化学领域的应用仍有大量的工作需要我们去做,这个过程充满了机遇和挑战。有序介孔碳材料是最近发现的一类新型介孔材料,很多科学家已经对此类材料进行了大量的表面修饰和改性处理。我们以用有机一有机自组装的方法新合成出的有序介孔高分子材料;澹谔刂频奈藁稳芤褐性谎趸浣孔孔道中的三嵌段聚合物,,,最高电的容量高于介孔酚醛树脂,珻奘魏蟮慕榭滋疾牧系娜萘扛哂谖幢恍奘蔚介孔碳材料。所得材料为无序多孔碳材料,具有丰富的纳米孔道,孔道大小不一。这些材料都电容电极材料。同时我们研究了趸圆牧系缁Т⑶庑阅艿挠跋欤贸氧化后的材料的储氢性能明显高于未被氧化的,,易操作,且实现了废弃物的循环再利用,有利于环境保护。我们用直接浸渍法合成了掺杂的多孔碳材料,磁滞回线测试表明所合成材料具有超顺磁性,可以较好地用于染料吸附等领域。作为锂电池的负极材料,关键词:多孔碳;电化学储氢;锂离子电池;电容;吸附
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第一章文献综述多孔碳材料概述径的分类阴,多孔材料可分为大孔材料、介孔材料臀⒖材料>蠖嗍亩嗫滋嫉目拙抖荚以下,。其孔径分布较宽广,根据国际纯粹与应用化学联合会钥多孔材料是世纪发展起来的崭新材料体系,它包括金属多孔材料闯K的泡沫金属头墙鹗舳嗫撞牧如泡沫塑料、陶瓷多孔材料、碳多孔材料和多孔玻璃等F湎灾氐闶蔷哂泄嬖蚺帕小⒋笮】傻鞯目椎澜峁辜案叩谋缺砻婊大的吸附容量,在大分子催化、吸附与分离、纳米材料组装及生物化学等众多领域具有广泛的应用前景。多孔碳是一种多孔性含碳物质,具有高度发达的孔隙结构,大的比表面积。在各类多孔材料中,碳材料由于在大分子吸附、燃料电池、电催化、储氢以及光子晶体、双电层电容等方面展现出良好的应用前景【岩鹑嗣堑闹厥印4统的活性炭,活性碳纤维,介孔碳等都属于多孔碳的范畴。多孔碳的孔结构,是指由不同大小的单一粒了或由其聚集构成的二次结构组成的超微粒了围绕而成牧稀U饫嗖牧嫌商烊换蚝铣汕扒寰蓟缓笤倩罨玫剑们的微孔特性可以在吸附分离和小分子催化反应等方面得到良好应用【俊T诹硗一些应用领域,比如大分子缥亍⑷玖稀⒑ǖ的吸附、色谱分离、电化学双层电容和储能等,碳材料同样有重要的应用价值,但其前提是碳材料的孔道尺寸必须在介孔范围之内【,因此近几年很多人致力于介孔碳材料的合成研多孔碳材料的合成方法有很多种,传统的合成方法有:化学活化法,物理活化法以及物理化学活化法;用金属盐或金属有机化合物催化活化碳前驱体;在超临界干燥条件下碳化有机气凝胶;铸型碳化法。郴罨传统活化法主要有化学活化法,物理活化法以及物理化学活化法。华东师范大学申请硕士学位论文究。
面做了大量研究工俐,4罅渴笛楸砻髟贙活化法制备多孔碳的产物巾含物理活化通常采用氧化性气体缢羝、空气、等;罨粒使碳材料中的碳原予部分气化,在碳材料内部形成新孔或者使原来的孔扩大,从而形成发达的孔隙结构【。例如在水蒸气活化法制备多孔碳的过程中,水蒸气和炽热的碳