水溶性瀝青基多孔炭的制備及其在雙電層電容器中的應(yīng)用.pdf

1、水溶性瀝青具有水溶性、富官能團(tuán)性、熱固性等特點(diǎn),以其作為前驅(qū)體制備活性炭及炭氣凝膠的過(guò)程中可以避免有機(jī)溶劑的使用,省去氧化穩(wěn)定化過(guò)程,具有經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、環(huán)保等特點(diǎn)。本文選取煤焦油瀝青為原料,通過(guò)混酸氧化的方法制備得到了水溶性瀝青。考察了以KOH活化和H3PO4活化兩種方法制備水溶性瀝青基活性炭。提出以溶劑置換方法制備水溶性瀝青基炭氣凝膠并對(duì)其形態(tài)結(jié)構(gòu)、形成機(jī)理及其在電極材料方面的應(yīng)用進(jìn)行了研究。
　　采用預(yù)炭化處理、KOH活化的方法

2、制備得到水溶性瀝青基活性炭,對(duì)活性炭的孔道結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能進(jìn)行研究。結(jié)果表明,KOH活化制備得到的活性炭是高比表面積的中孔炭,通過(guò)預(yù)炭化處理可以控制前驅(qū)體表面官能團(tuán)的數(shù)量和微晶尺寸,從而影響活性炭的孔道結(jié)構(gòu)及其電化學(xué)性能;H3PO4活化方法制備活性炭的最優(yōu)化條件為:浸漬比4,活化溫度600℃,活化時(shí)間2h。在此條件下制備得到的中孔炭比表面積高達(dá)1840m2g-1,具有良好的吸附性能和電化學(xué)性能。與KOH活化相比,H3PO4活化方法的活化

3、收率明顯提高。
　　以水溶性瀝青為原料,采用溶劑置換的方法,在堿性溶液的pH值12.5和CPA溶液濃度30mgmL-1條件下制備得到有機(jī)氣凝膠,繼續(xù)炭化和活化之后得到炭氣凝膠。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,炭氣凝膠由粒徑40~60nm的球形顆粒相互堆積、連接而成,形成了微孔、中孔和大孔構(gòu)建的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)可通過(guò)調(diào)節(jié)炭化和活化工藝進(jìn)行調(diào)整。氣凝膠樣品作為水系電容器和有機(jī)系電容器的電極材料具有優(yōu)異的電化學(xué)性能。水系電容器中,在電流密度40Ag-