多孔碳材料的制备及其性能研究.pdf

学位论文的主要创新点多孔碳的制备方法上有较高的创新性。本文采用了原位模板碳化法制备多孔碳,以淀粉为碳源,,不需单独合成模板以及碳源物质填充等复杂过程,简化了制备工艺。所制备的多孔碳材料兼具双电层电容以及法拉第赝电容。从产物的形貌结构上看,这种方法制备出的多孔碳材料具有蠕虫形状的中孔结构,且含有一定量C=O和0一H的表面活性官能团, 因而此多孔碳电极易于形成双电层电容和法拉第电容。本文所制备的多孔碳材料还对葡萄糖具有明显的电催化氧化性能,且响应时间较短,响应电流较大。摘要多孔碳材料具有质量轻、韧性高、模量高、稳定性好、耐高温、耐酸碱、无毒、吸附能力好、易于加工等优良性能,因而被众多领域所关注。近年来,碳材料学科的发展速度非常之快,特别是在新型绿色储能器件一一超级电容器中的研究与应用。超级电容器具有比功率大,比容量高,使用寿命长以及环境友好等诸多优点,吸引了广大科学研究人员以及各国政府部门的广泛关注。多孑L碳类材料可以作为超级电容器核心部件电极的储能材料,自然成为研究的热点。,采用原位模板碳化法,,在前驱体中同步合成模板物质,高温碳化后酸洗去除模板最终得到制备的多孑L碳材料。本文详细讨论了制备过程中的不同工艺参数(模板前驱体与碳源的比例、碳化温度等)对材料形貌、结构以及使用性能的影响。主要内容如下:,同步形成了模板前驱体柠檬酸钙;高温碳化得到含碳酸钙模板的复合物,再经醋酸洗脱模板物质得到蠕虫状孔道的多孑L碳材料。,达到调节孔密度和孔径大小的目的。其中各实验温度获得CaC30材料的孔径主要为2 nm左右,部分其它尺寸的孔与之共同构成层级孔结构。 、—650的电化学性能i考察了这些碳材料在6 MKOH溶液中的超级电容器性质。 C的放电倍率下比容量分别为156 F/g、180 F/g和168 F/g;恒流充放电测试结果表明这三种碳电极材料的循环稳定性良好;交流阻抗测试研究了这三种材料的电极过程动力学,各材料阻抗均由接触电阻和法拉第电化学过程的容抗以及扩散部分的阻抗共同作用,阻抗值均较小,有良好的电导率。 --650材料进行倍率测试, V下, C、 C的电流密度对其进行恒流充放电测试,结果表明,该材料具有良好的倍率性能。 。循环伏安结果表明该碳电极材料料对葡萄糖具有明显的电催化氧化作用,,响应电流最大,但在准确度和重复性方面还有待于提高, 还需进一步研究。关键字:淀粉,原位模板法,多孔结构,超级电容器,葡萄糖 Abstract Porous carbon had attractedmore attentionbecause ofitsgood properties oflight weight,high toughness,high modulus,good stability,non—toxic,high adsorption capacity and ease ofprocessing,et developments ofcarbon materials were very ,porous carbon were used in atype ofnovel energy storage device---supercapacitor which own many advantages such as apacity, long service life,and environment friendly on these advantages, supercapacitors had been concerned by many scientificresearchers and national government electrode material ofthesupercapacitor,porous carbon material hadbeen e was arenewable,environmentally friendly carbon source with low price andabundant starch was used as carbon