acm基活化炭气凝胶的制备及其在双电层电容器中的应用

《acm基活化炭气凝胶的制备及其在双电层电容器中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、１？矣摩乂蓉＾ＴＩＡＮＪＩＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ中国第－所现代大学ＦＯＵＮＤＥＤＩＮ１８９５ｋＡＭ＇ＨｍＫｍｉＩＨ茂．運：：＾‘１．－這巧接心、練翊＾±学位论文＾￣￣￣ｇｍｍｍｒ学科专业：化学工芝：袁运才作者姓名＾Ｍｈ指导教师：陈明鸣副教授ｊｗＷｍ■ｂｈＥ＾ｊｐｆ天津大学研究生院ＪＵｔｐ２０巧年６月确Ｉ＾ＭＴＨＭＢＫｒ＇．Ａ兰．皿．．－ｒｒｍｍａ＾ｉ，＼独创性声明本人声明所呈

2、交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的，论文中不包含其他人己经发研究成果，除了文中特别加标注和致谢之处外表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其化教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名签字日期：年月；日：＿＾＾＞（３学位论文版权使用授权书ｉ本学位论义作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可将学位论义的全部或部分内容编入有关数据库进行抢索

3、，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编供查阅和借阅。同意学校向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密适用本授权明）后说位；：学论文作者签名导师签名才老甚稱明為—；签字日期＞年月日日；，＞〇签字期年月文＾台主攻ｉACM基活化炭气凝胶的制备及其在双电层电容器中的应用PreparationofACMbasedactivatedcarbonaerogelsanditsapplicationinelectricdouble-layercapacitors学科专业

4、：化学工艺研究生：袁运才指导教师：陈明鸣副教授天津大学化工学院二零一五年六月摘要随着化石类能源的日益耗竭以及环境污染问题的日渐突显，绿色清洁能源受到社会越来越多的关注和重视，而作为新型储能元件的双电层电容器近年的发展尤其迅速。炭气凝胶是一类极具潜力和应用前景的双电层电容器用多孔炭电极材料。采用两亲性炭材料（ACM）制备炭气凝胶，具有原料成本低廉，过程简单易行、环境友好等优点，符合绿色化工的理念，具有一定的科研价值与应用前景。本文以混酸氧化中温煤沥青制备的两亲性炭材料（ACM）为原料，通过对ACM溶解过程和溶剂置

5、换过程中溶剂的调控，制备出了不同形貌的有机气凝胶，并对凝胶的结构和形成机理作了初步分析。以丙酮置换法得到有机气凝胶OAs-1，经炭化稳定化后，分别采用KOH活化法和ZnCl2活化法调节孔道结构，制备活化炭气凝胶。系统研究了活化条件对活化炭气凝胶的形貌、收率、比表面积和孔道参数的影响，并考察了其作为双电层电容器电极材料的电化学行为。研究表明，采用KOH活化制备的活化炭气凝胶PCAs具有非常高的比表面积，活化收率为20%左右，低碱炭比活化时能够较好保持炭气凝胶的骨架结构。2碱炭比为1.5时，PCAs-1.5比表面积

6、高达2598.2m/g，小中孔主要分布在2~5nm。在30%KOH为电解液的双电层电容器体系中，PCAs-1.5在0.05A/g电流密度下的比容量高达283F/g，40A/g时的比容量仍然高达221.3F/g，在5000次循环测试后的容量衰减仅为5.73%（电流密度为1A/g条件下），表现出优异的倍率性能和循环性能。ZnCl2作为活化剂时，得到的ACAs样品较好的继承了炭气凝胶的三维骨架形貌，并且具有高于80%的活化收率。ZnCl2制备的多孔炭以微孔为主，中孔主要分布在2~3nm。实验得到的最优活化条件为：活化

7、温度是500℃、ZnCl2/CAs的质量比是3:1。在此条件下制备的ACAs-500-3-2样品比表面积为21306.8m/g。在水系电容器中，样品ACAs-500-3-2在电流密度为50mA/g时的比容量高达255.2F/g，40A/g时比容量仍然有216.8F/g，容量保持率为82.4%，体现出良好的大倍率性能。关键词：两亲性炭材料，炭气凝胶，双电层电容器，KOH活化，ZnCl2活化ABSTRACTDuetotheincreasingdepletionoffossilfuelsandthedeteriora

8、tingenvironmentalproblems,greatattentionshavebeenfocusedontherenewableenergyresources.Asannovelenergystoragedevices,electricaldouble-layercapacitors(EDLC)haveachievedahugedevelopmentfordecades.A