超亲液稻壳基多孔炭的电容性能研究

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1、分类号：O646单位代码：10183研究生学号：2015332153密级：公开研超亲液稻壳基多孔吉林大学炭的电硕士学位论文容性能（学术学位）研究超亲液稻壳基多孔炭的电容性能研究Capacitanceperformancesofricehuskbasedporouscarbonwith汪灿superlyphilicity作者姓名：汪灿专业：物理化学吉林研究方向：工业电化学与电化学工程大学指导教师：陆海彦教授培养单位：化学学院2018年6月超亲液稻壳基多孔炭的电容性能研究Capacitanceperformancesofricehuskbas

2、edporouscarbonwithsuperlyphilicity作者姓名：汪灿专业名称：物理化学指导教师：陆海彦教授学位类别：硕士答辩日期：年月日未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含

3、任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿声明研究生院：本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊（光盘版）电子杂志社的《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿，希望《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》给予出版，并同意在《中国博硕士学位论文评价数据库》和CNKI系列数据库中使用，同意按章程规定享受相

4、关权益。论文级别：■硕士□博士学科专业：物理化学论文题目：超亲液稻壳基多孔炭的电容性能研究作者签名：指导教师签名：年月日作者联系地址（邮编）：吉林大学化学学院（130012）作者联系电话：超亲液稻壳基多孔炭的电容性能研究作者姓名：汪灿指导教师：陆海彦教授专业名称：物理化学摘要超级电容器由于具有高功率密度、快速充放电特性和长循环稳定性而受到越来越多的关注。为了扩宽超级电容器的市场应用范围，研究人员一直通过开发新颖的电极材料来提高超级电容器的能量密度。这其中，生物质基分级多孔炭因其具有价廉易得和多尺度孔结构的特点而引起研究人员的极大兴趣。然而

5、，大多数生物质基碳材料的亲液性较差，孔隙率较低，这严重限制了碳基超级电容器电化学性能的提升。本文以稻壳为生物质前驱体，利用稻壳中的二氧化硅作为模板结构，通过化学活化法制备出一系列稻壳基分级多孔炭材料，系统研究了单一活化剂和混合活化剂对碳材料浸润性、孔隙率、表面组成的影响，考察了不同亲液性稻壳炭在酸性电解液中的各项电化学性能，并对其实际储能应用进行测试，最后研究了超亲液稻壳基多孔炭在有机电解液中的相应电容性能，具体研究成果如下：（1）提出了一种高效的用于制备有着微/纳分级结构的超亲液稻壳基多孔炭的方法。稻壳基多孔炭的制备工艺包括碳化、碱煮、

6、化学活化，本文分别以NaOH、KOH和两者的特定混合物为活化剂，选取NC-3、KC-3和NKC-3为代表性碳样，进行一系列物理表征。氮气吸/脱附测试结果表明，三种碳材料中，NKC-3的比表面积最大（2747m2g-1），同时孔径分布较宽，具有高度发达的孔隙率。XPS测试结果表明，相比NC-3和KC-3，NKC-3不仅具有最高的氧原子掺杂量(9.86%)，而且在表面含氧官能团中，羟基的比例也是最大的。静态接触角测试中，只有NKC-3与1MH2SO4的接触角小于5°，达到超亲液。上述结果表明共活化法制备出的稻壳基碳材料具有超亲液性和高孔隙率，

7、这为其之后的储能应用打下基础。（2）探究了稻壳基多孔炭在酸性电解液中的电化学性能。分别以NC-3、KC-3和NKC-3三种碳材料为电极活性材料，1MH2SO4为电解液，组装成对称型超级I电容器。循环伏安测试中，相同扫速下NKC-3的矩形积分面积最大，说明其储能最多，扫速为5mVs-1时，NKC-3的比电容为199.4Fg-1。电化学阻抗测试结果表明，NKC-3在三者中具有最小的等效串联电阻、电荷转移电阻和扩散电阻，这得益于NKC-3的高羟基含量、高孔隙率和超亲液性。恒流充放电测试中，电流密度为0.5Ag-1时，NKC-3的比电容为194.

8、6Fg-1，远高于NC-3和KC-3，并且电流密度增加到20Ag-1时，NKC-3的比电容仅下降了14.1%，具有优异的倍率特性。10000圈的恒流充放电循环后，比电容的保持率为95.6%，表