伴隨著社會(huì)的進(jìn)步和科技的發(fā)展,人們對(duì)電子設(shè)備、家用電器設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備以及移動(dòng)通信設(shè)備的需求量逐漸增大,因此對(duì)高功率密度和能量密度的能量?jī)?chǔ)存設(shè)備的需求很迫切,所以對(duì)科研工作者來(lái)說(shuō),大力開(kāi)發(fā)新型的儲(chǔ)能性能介于傳統(tǒng)電容器和電池之間的儲(chǔ)能元件——電化學(xué)電容器迫在眉睫!決定電化學(xué)電容器性能的核心因素之一是電極材料??梢宰鳛殡娀瘜W(xué)電容器電極材料的主要有炭基材料、金屬氧化物材料和導(dǎo)電聚合物材料三種。而炭材料因其具有良好的導(dǎo)電性、來(lái)源豐富等被廣泛用作電化學(xué)電容器的電極材料。目前,炭材料的制備方法主要有活化法、有機(jī)凝膠炭化法和模板法等。其中,模板法制備用于電化學(xué)電容器的炭電極材料,因其具有可調(diào)節(jié)的孔徑結(jié)構(gòu),較高的比表面積,良好的儲(chǔ)能性能等特點(diǎn)而被備受科研工作者的青睞。采用模板法制備多孔炭材料的步驟通常包括:模板的制備或純化、碳源的引入、碳源的交聯(lián)聚合、高溫炭化模板和碳源復(fù)合物、用氫氟酸去除模板等一系列比較復(fù)雜的過(guò)程,或者采用購(gòu)買(mǎi)的商業(yè)化的模板材料(省去模板的制備過(guò)程),但這又進(jìn)一步增加了成本和制備的繁瑣過(guò)程。
在本課題中,以廉價(jià)易得的、酸洗純化處理后的凹凸棒為模板,浸入乳糖,麥芽糖,果糖,檸檬酸等碳源,制備得到孔隙結(jié)構(gòu)豐富的模板炭材料。采用N2吸附/脫附、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、X射線衍射(XRD)等測(cè)試手段對(duì)其結(jié)構(gòu)與形貌進(jìn)行表征。結(jié)果表明:制備得到的炭材料很好的復(fù)制了凹凸棒模板的孔道結(jié)構(gòu),為棒狀且含有豐富的納米級(jí)孔徑。恒電流充放電,循環(huán)伏安,交流阻抗等電化學(xué)測(cè)試表明材料具有較為優(yōu)異的電荷儲(chǔ)存能力和循環(huán)壽命。
本課題采用乳糖,麥芽糖,果糖,檸檬酸這些可再生資源為碳源豐富了模板法制備炭材料的碳源選擇種類(lèi),也為制備電化學(xué)電容器的炭電極材料提供了更多的原料來(lái)源。同時(shí),凹凸棒模板的選取也降低了模板炭材料的制備成本。制備得到的炭材料將具有極大的應(yīng)用價(jià)值。
doi:
10.7666/d.D711189
關(guān)鍵詞:
電化學(xué)電容器 電化學(xué)性能 模板法制備 炭電極材料 孔徑結(jié)構(gòu) 儲(chǔ)能性能
作者:
孫艷霞
學(xué)位授予單位:
蘭州理工大學(xué)
授予學(xué)位:
碩士
學(xué)科專(zhuān)業(yè):
應(yīng)用化學(xué)
導(dǎo)師姓名:
雒和明
學(xué)位年度:
2015
語(yǔ)種:
中文
分類(lèi)號(hào):
TM242
在線出版日期:
2016年01月28日(萬(wàn)方平臺(tái)首次上網(wǎng)日期,不代表論文的發(fā)表時(shí)間)
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