多孔碳與氧化鎳-碳材料的制備及其電化學性能的研究.pdf

1、作為新型儲能器件，超級電容器具有功率密度高、循環(huán)壽命長、充放電時間短等特點，在便攜電子設備及新能源汽車等領域有巨大的應用潛能。超級電容器由正/負極、隔膜和電解液組成，電極材料是影響其性能的關(guān)鍵因素。具有高比表面積或多孔結(jié)構(gòu)的電極材料通過提高電荷有效存儲面積和減小離子遷移距離的方式促進電化學儲能反應發(fā)生。然而，多孔、高比表面積電極材料制備過程復雜，從而限制了它們的規(guī)模化應用。針對此類問題，開發(fā)廉價高效的制備技術(shù)是本文的主要研究方向。

2、>　　高吸水樹脂作為一種廉價高分子材料具有獨特的結(jié)構(gòu)特征，有望通過碳化的方法高效制備多孔碳材料。溶液燃燒法則利用氧化劑(通常是硝酸鹽)和燃料之間的快速放熱反應制備多孔金屬氧化物及其納米復合材料，生產(chǎn)效率高且成本低。本文聚焦上述兩方面內(nèi)容，制備了多孔碳及氧化鎳/碳復合材料，并研究和優(yōu)化了其電化學特性，主要內(nèi)容如下：
　?。?）以高吸水樹脂為前驅(qū)物，通過對碳化溫度控制制備出不同形貌的無定型多孔碳。結(jié)果表明：經(jīng)過700 ℃碳化的樣品在1

3、M KOH溶液中，電流密度1A/g時，比電容為135 F/g，當電流密度增大到10 A/g時，其比電容為105 F/g；比電容保持率為76％。在此基礎上，采用KOH對不同樣品進行化學活化，并探討了活化工藝對產(chǎn)物性能的影響。結(jié)果表明：700 ℃下制備出的樣品，經(jīng)相同溫度KOH活化后，1A/g時比電容提升至240F/g；當電流密度增大到10A/g時，其比電容仍可達到190F/g，5000次循環(huán)后，比電容保持率為95%。
　　（2）以硝

4、酸鎳和檸檬酸為主要原料，通過溶液燃燒法制備了介孔型非晶NiO/C顆粒。研究發(fā)現(xiàn)，通過改變硝酸根/檸檬酸摩爾比可以有效調(diào)控產(chǎn)物成分與微觀形貌。電化學測試表明，當硝酸根/檸檬酸摩爾比為3.2:1時，制備出的樣品在1A/g電流密度下，比電容高達1270F/g，10A/g時比電容為642F/g，經(jīng)過2000次充放電后，容量保持率為77%。對該樣品進行不同氣氛及時間退火處理后，調(diào)控樣品中碳組分的碳化程度可以進一步優(yōu)化電化學性能；氮氣氣氛下退火2h