焦化副产物基多孔碳纳米片的制备及其储电性能

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1、分类号：密级：ＵＤＣｔ码：单位代＿＿＿＿＿＿＿名徼２必大ｆ硕士学位论文论文题目：焦化副广物基多孔碳纳米片的制备及其储电性能学号１４２０１９０１１８：马浩作者：化学工乙专业名称：一２０１７年６月７日安徽工业大学硕士学位论文论文题目：焦化副产物基多孔碳纳米片的制备及其储电性能PreparationandEnergyStoragePerformanceofCokingByproduct-basedPorousCarbonNanosheets作者：马浩学院：化学与化工学院指导教师：何孝军教

2、授单位：安徽工业大学协助指导教师：单位：单位：论文提交日期：2017年6月7日学位授予单位：安徽工业大学安徽省马鞍山243002摘要摘要煤作为我国主要的化石能源之一，在我国的能源结构中占有不可替代的地位。煤碳化炼焦是煤碳利用的主要途径之一，副产大量的煤焦油、煤沥青和蒽油。本文分别以炼焦副产物煤焦油、煤沥青、蒽油为碳源，Mg(OH)2为模板前驱体，KOH为活化剂，通过高温活化、碳化，制备超级电容器用多孔碳纳米片(Porouscarbonnanosheets，PCNSs)。通过透射电镜、扫描电镜和氮吸脱附等手段对所得PCNSs的形貌和孔结构进行表征。

3、采用恒流充放电、循环伏安等技术研究其电化学性能。主要内容如下：（1）以煤焦油为碳源，Mg(OH)2为模板前驱体，KOH为活化剂时，当三种原料的质量分别为5g、10g、20g，活化终温是800℃时得到的多孔碳纳米2-1-1片（PCNS20-800）的比表面积为3235mg，平均孔径为2.24nm。在0.05Ag-1-1-1时，PCNS20-800的比容达296Fg；在20Ag时，为220Fg，其容量保持率为74.32%，显示了高的容量和好的速率性能。在低扫速和高扫速下，其循环伏安曲线均呈现类矩形形状，显示了很好的双电层特性。PCNS20-800的接

4、触内阻仅-1为0.029Ω，显示了很好的导电性能。在5Ag，10000次循环之后，PCNS20-800的比容保持率为97.2%，显示了极好的循环稳定性。（2）以煤焦油蒸馏所得残渣煤沥青为碳源，Mg(OH)2为模板前驱体，KOH为活化剂，三者质量分别为3g、18g、18g，活化终温为800℃时，制得多孔2-1碳纳米片材料（PCNS18-800）的比表面积达3145mg，平均孔径为2.3nm。在-1-1-10.05Ag的条件下，PCNS18-800的比容为272Fg，在20Ag的条件下，其比-1-1容为217Fg，容量保持率为79.78%，显示了较好

5、的保持率。在5Ag电流密度下，恒流充放电循环10000次后，其比容保持率达96.69%，显示了很好的循环稳定性。（3）以煤焦油蒸馏过后所得较轻的组分蒽油为碳源，Mg(OH)2为模板前驱体，KOH为活化剂，三者质量分别是12g、12g、24g保持不变，改变活化温度，当活化温度900℃时，制备的多孔碳纳米片（PCNS900）的比表面积为20872-1-1-1mg，平均孔径为2.7nm。PCNS900在0.05Ag时，其比容为245Fg，20A-1-1-1g时，其比容为201Fg，容量保持率为82.04%。PCNS900在5Ag时，经过5000次循环后

6、，其保持率为96.52%，显示了很好的循环稳定性。关键词：超级电容器；炼焦副产物；多孔碳纳米片；电化学性能1焦化副产物基多孔碳纳米片的制备及其储电性能AbstractCoalisoneofthemostimportantfossilresourcesandoccupiesirreplaceablepositioninChina.Coalcokingisoneofthemajorutilizationmethodsofcoal,resultinginplentyofcokingbyproducts.Inthisarticle,coaltar,coa

7、ltarpitch,anthraceneoilisusedascarbonprecursor,respectively.Mg(OH)2isemployedastemplateprecursorandKOHisusedasactivationagent.Hightemperatureactivation,carbonizationandothermethodswereusedtoprepareporouscarbonnanosheets(PCNS)forsupercapacitors.Transmissionelectronmicrocopy,fi

8、eldscanningelectronmicroscopyandnitrogenadsorption/desorptionwereemp