生物基活性炭的制備及其超級電容性能研究.pdf

1、隨著全球電子通訊設備、汽車等行業(yè)的不斷發(fā)展以及不可再生化石能源面臨日益枯竭的嚴峻形勢，尋找環(huán)境友好和可持續(xù)的能源儲存和轉換設備來滿足日益增長的能源需求是當前科學研究的熱點話題。超級電容器作為一種新型的電化學能源存儲裝置近年來備受人們的關注，與傳統(tǒng)靜電電容器相比，超級電容器具有更大的能量密度和比容量；而與電池相比，又具有更大的功率密度、高的充放電效率和長的循環(huán)壽命等優(yōu)勢。根據(jù)電極材料可將超級電容器大致分為：碳基、導電聚合物基、金屬氧化物基

2、及混合型超級電容器；金屬氧化物和導電聚合物由于存在導電性差和循環(huán)穩(wěn)定性的問題難于廣泛應用；碳材料由于綠色環(huán)保和使用壽命長的優(yōu)點而得到廣泛應用，成為較理想的超級電容器電極材料。由可持續(xù)的生物質(zhì)原料制備的活性炭材料因其原料來源豐富、制備簡單、成本低廉和工作溫度范圍寬等優(yōu)點尤為受到研究者們關注?，F(xiàn)今各國都在研發(fā)高能量密度和功率密度的碳電極材料，再運用合適的電解液，從而制造出高性價比的超級電容器?；谝陨鲜聦崳狙芯恳驭?環(huán)糊精(β-CD)，葡

3、萄糖(G)和豆腐渣這些生物原料為碳源，通過水熱、碳化及活化等制備過程制得相應的生物基活性炭材料，然后將其制成超級電容器電極，分別用KOH和銅離子作電解液組裝超級電容器，進行電化學性能的測試，主要內(nèi)容如下：
　　1.以β-CD和G為雙碳源，通過水熱、碳化和一步活化的方法制得雙碳源基活性炭材料(β-CD@G)。用正交實驗和條件實驗探索了β-CD@G基活性炭的最佳合成條件。結果表明：在0.5A g-1的電流密度時6M KOH電解液中，比

4、容量可高達254F g-1。且在1A g-1電流密度時經(jīng)1000次循環(huán)后，比容量保留率為73.1％。
　　2.以豆腐渣為碳源，通過水熱、碳化以及二段活化的方法制備了一種豆腐渣基多孔活性炭材料(BDACG)，并將其用作超級電容器電極，以KOH為電解液組裝超級電容器，并對材料的物理性能及其電化學性能進行測試。研究表明：在0.5A g-1電流密度時，比容量可高達210F g-1，且在電流密度為1A g-1時經(jīng)5000次循環(huán)后比容量仍能為