石墨化多孔碳材料的制备及其电化学性能研究

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1、学校代号10530学号201230061416分类号O613密级公开硕士学位论文石墨化多孔碳材料的制备及其电化学性能研究学位申请人刘田田指导教师刘恩辉教授学院名称化学学院学科专业化学工程与技术研究方向应用电化学二零一五年五月二十日PreparationofgraphiticporouscarbonsandtheirelectrochemicalperformanceCandidateLiuTiantianSupervisorProf.LiuEnhuiCollegeChemistryProgramChe

2、micalEngineeringandTechnologySpecializationAppliedElectrochemistryDegreeEngineeringMasterUniversityXiangtanUniversityDateMay,2015湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加Ｗ标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人巧集体

3、，均已在文中明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名ＩＩ：矣Ａ廚固曰期：＞度年／月曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留，、使用学位论文的规定同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阔和借阅。本人授权湘潭大学可从将本学位论文的全部或部分内容编＞、入有关数据库进行检索，可＾＾１采用影印缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：曰期年（月Ｉ曰分面巧）

4、导师签名：争ｌ驾日期：脚／月日ｊ＾石墨化多孔碳材料的制备及其电化学性能研究摘要在超级电容器的电极材料中，碳材料具有原料易得、理化性能稳定、工作温度范围宽等优点，是较理想的电极材料。本文以将蔗糖，葡萄糖为碳源，通过水热法合成蔗糖，葡萄糖水热碳焦前驱体，利用Ni(CH3COO)2·4H2O，Ni(NO3)2·6H2O作为催化剂前驱体制备高度石墨化碳材料。对所制备材料的微观形貌、结构及电化学性能进行了研究。本论文的主要内容如下：1.通过水热法合成蔗糖、葡萄糖水热碳焦前驱体，利用空气活化制备以蔗糖、葡萄糖

5、为碳源的活性炭材料。通过正交试验获得了制备以蔗糖为碳源的活性炭样品（SAC）的最佳工艺条件：蔗糖浓度为1molL-1，反应时间为12h，反应温度为200℃，填充量为50﹪。通过正交试验还得到以葡萄糖为碳源的活性炭样品（GAC）的最佳制备条件：葡萄糖浓度为0.5molL-1，反应时间为6h，反应温度为180℃，填充量为30﹪。SAC和GAC都是分散均一的球状结构，SAC的直径范围为0.8到1μm，GAC的直径范围为0.4到0.7μm。样品GAC的比表面积为715m2g-1，大于样品SAC的比表面积(65

6、4m2g-1)。样品GAC在0.5Ag-1的比电容高达225Fg-1，大于SAC在此电流密度下的比电容(198Fg-1)。2.以蔗糖和Ni(NO3)2·6H2O共同水热得到水热碳焦前驱体，催化石墨化后得到高度石墨化碳材料（HGAC）。通过正交试验获得了HGAC的最佳制备条件：Ni(NO3)2·6H2O与蔗糖的剂量比为0.2，蔗糖浓度为0.75molL-1，反应温度是190℃，反应时间是6h。HGAC的d002和石墨化度分别为0.339nm和0.58。HGAC在0.5Ag-1电流密度下的比电容高达232

7、Fg-1，大于活性炭材料（AC）在此电流密度下的比电容(198Fg-1)。3.通过水热碳焦作为前驱体制备活性炭材料，利用Ni(CH3COO)2·4H2O作为催化剂前驱体制备高度石墨化碳纳米线团材料（HGCN）。通过正交试验获得了HGCN的最佳制备条件：Ni(CH3COO)2·4H2O与活性炭的剂量比是0.2，升温速率是10℃min-1，焙烧温度是900℃，焙烧时间是2h。HGCN是由直径为10～25nm的碳纳米线相互缠绕在一起组成的纳米线团。X-射线衍射(XRD)测得碳纳米线团材料d002的层面间距为

8、0.337nm，计算HGCN的石墨化度为0.81，说明HGCN具备很高的石墨化程度。HGCN在0.5Ag-1电流密度下比电容达到248Fg-1，高于AC在同一电流密度下的比电容(198Fg-1)。关键词：蔗糖；葡萄糖；超级电容器；催化石墨化；活性炭材料；水热法I石墨化多孔碳材料的制备及其电化学性能研究AbstractCarbonmaterialsarewidelyusedinelectrodematerialsofsupercapacitorsbecau