多孔EDTA基碳材料的可控制備及其電化學(xué)中的應(yīng)用研究.pdf

1、本研究用一步法制出新型具有多級孔結(jié)構(gòu)的碳材料HPCs，考察其在超級電容器和電吸附技術(shù)中的應(yīng)用。研究反應(yīng)物用量，活化溫度和時間等條件對HPCs的形貌和電化學(xué)性能的影響，獲得目前最優(yōu)化的實驗條件。超級電容器和電吸附技術(shù)在原理上都采用電化學(xué)雙電層儲能原理，所以研究了多孔碳材料HPCs在超電容和電吸附技術(shù)方面的應(yīng)用。采用EDTA為碳源，活化造孔劑為KOH時合成的多孔碳EDTA基材料HPCs的比表面積最高達(dá)2185.71m2·g-1;孔體積最高可

2、達(dá)1.368cm3·g-1。HPCs在堿性電解液(6mol·L-1 KOH)中的電容值為260F·g-1;中性電解液(1mol·L-1 NaCl)中電容值為182F·g-1，充放電1000次之后電容保持率可達(dá)96％;并對其阻抗、電壓降等電化學(xué)參數(shù)進(jìn)行評價，結(jié)果說明HPCs是一類優(yōu)良的超電容電極材料。HPCs作為電吸附電極能夠?qū)崿F(xiàn)對不同濃度NaCl溶液的處理，處理40mg·L-1NaCl溶液的電吸附容量為34.27mg·g-1;處理500

3、mg·L-1NaCl溶液的電吸附容量為61.51mg·g-1; NaCl濃度再增加一倍時(1000mg·L-1)，電吸附容量可達(dá)73.39mg·g-1;NaCl濃度變?yōu)?058mg·L-1(100mM)時，電吸附容量為87.48mg·g-1，說明EDTA基的多孔碳材料可以凈化各種濃度的鹽水而且其電吸附能力優(yōu)于目前報道的絕大多數(shù)電極材料。而且HPCs電極物理吸附容量很小且循環(huán)使用多次后，電吸附性能幾乎沒有任何衰減，說明HPCs是一種極具工

4、業(yè)應(yīng)用潛力的電吸附電極。通過研究系列EDTA基碳材料的表面積，電容值和電吸附容量的變化，揭示出三者之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，探討影響電吸附容量的本質(zhì)原因。具有最高比表面積和良好孔結(jié)構(gòu)的EDTA基碳材料，其堿性和中性電解液的電容值均為最高，電吸附電容最高，表明比表面積和孔結(jié)構(gòu)能夠?qū)Σ牧系碾娀瘜W(xué)特性有很大影響。探討了HPCs電吸附電極對多種離子的混合溶液(Al3+，F(xiàn)e3+，Cu2+，Mg2+，K+，Rb+或Li+)的離子選擇性，它受離子的價態(tài)，水合