试析炭气凝胶的制备及在超级电容器电极中的应用

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1、大连理工大学硕士学位论文炭气凝胶的制备及在超级电容器电极中的应用姓名：赵海霞申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：胡浩权20060601大连理工大学硕士学位论文摘要本论文考察了以问苯二酚(R)甲醛(F)为原料，常压干燥制备RF有机气凝胶及炭化后制备RF炭气凝胶的工艺过程，期望降低气凝胶的制备成本。实验采用低温N2吸附、TG、SEM等方法对炭气凝胶的微结构进行表征；采用制备过程中添加无水乙醇(A)原位调变其孔结构，二氧化碳活化方式改善其内部网络结构。以孔径调控后的炭气凝胶作电化学双电层电容器电极材料，在6MKOH电解质溶液中，采用

2、恒流充放电方法和循环伏安方法测试炭气凝胶电极的电化学行为。研究结果表明，RF炭气凝胶经C02900℃下活化3h时，炭气凝胶的比表面积和孔容达到最大值，同时中孔比表面积和微孔孔容亦有所增加；继续增加活化时间到4h时，样品的比表面积和孔容均有一定的下降：恒流充放电测试表明，在相同充放电流密度下，900℃下活化3h的RF炭气凝胶制得的电极具有最高的比电容，可由未活化的81F／g增大到最大值172F／g；且充放电曲线对称性良好，说明炭气凝胶电极的功率性好，充放电效率高；循环伏安测试表明在不同大小的扫描速率下，炭气凝胶的电流随着电压变化曲线均

3、具有准矩形形状，体现出良好的对称性和电容特性：在扫描电势范围内，没有法拉第氧化一还原峰，电极的容量几乎完全由双电层电容提供。添加20％含量的混甲酚的CmRF炭气凝胶C02活化改性后，其比电容仍可达到160F／g；在不同的扫描速率下，亦表现出良好的循环伏安行为。炭气凝胶的添加无水乙醇(A)的原位调控的氮吸附结果表明，随着乙醇添加量的增加，中孔比表面积及其在总比表面积中所占比例明显增大，孔径范围变窄；但炭气凝胶的孔径仍是单峰分布，最可几孔径分布仍然集中在中孔，在10—20rim之间；乙醇添加量为R／A=I．5的炭气凝胶相对未添加乙醇的炭

4、气凝胶的电极比电容由80F／g增大到134I儋。关键词：炭气凝胶：常压干燥；活化；电化学电容器电极炭气凝胶的制备及在超级电容器电极中的应用PreparationandapplicationaselectrodeofsupercapacitorofcarbonaerogelAbstractRForganicaerogelswerepreparedbysol—gelprocess，ambientdryingandthentogaincarbonaerogelsbypyrolysisofRForganicaerogels．Themicro

5、structureofthecarbonaerogelswasinvestigatedbymeansoflow-temperatureNzadsorption，SEM，TGetc．Theporestructureofcarbonaerogelswasadjustedviatwoapproaches：onewasactivationofit“thcarbondioxide，anotherwastouseethanol(A)asanadditiveinthesol—gelprocess．Themodifiedcarbonaerogels

6、wereinvestigatedaselectrodematerialsinelectricdouble—layercapacitors，andtheelectrochemicalbehaviorswerecharacterizedbytheconstantcurrentcharge-dischargeexperimentandcyclicvoltammetry(CV)inelectrolyteof6MKOHaqueoussolution．TheresultsshowedthattheBETspecificsurfacearea(S

7、BET)andtotalporevolumeofcarbonaerogelreachedthemostwhenthecarbonaerogelwasactivatedwithC02at900oCfor3h．Andthecorrespondingspecificcapacitanceincreasedfrom81Figto172F／gatcurrentdensityof1mAfcm‘，andthecharging—dischargingcurveshowedagoodsymmetry，whichindicatedthatthesamp

8、lepossessedexcellentpowerproperty．TheCVanalysiscurvesshowedthepseudo-rectangularshapeatdifferentpotentialSCanrate，rev