蔥基活性炭的制備及其在環(huán)保型新能源領(lǐng)域中的應(yīng)用.pdf

1、隨著全球經(jīng)濟(jì)、人口的快速增長，能源缺乏和環(huán)境危機(jī)已成為人們面臨的主要問題，新型能源的開發(fā)迫在眉睫。超級電容器和直接甲酸燃料電池是兩種目前備受各國政府重視的新型能量存儲和轉(zhuǎn)換工具。新能源的發(fā)展依賴于新材料的發(fā)現(xiàn)。作為一種多孔炭材料，活性炭用途廣泛，其制備過程一直是研究的熱點(diǎn)。
　　本文以可再生的生物質(zhì)材料——蔥葉為炭前驅(qū)體，在不添加任何其它活化劑的條件下，炭化活化同時(shí)進(jìn)行，制備了孔徑分布集中在0.6～1.2 nm和3～5nm之間的多

2、孔活性炭材料，并將其用作超級電容器的電極材料和直接甲酸燃料電池的催化劑載體，對其電化學(xué)性能進(jìn)行了研究。作為一種生物質(zhì)原材料，這是蔥葉首次被用于超級電容電極材料和催化劑載體。分別采用掃描電子顯微鏡(SEM)、場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FE-SEM)、能量色散X射線光譜(EDX)、火焰原子吸收光譜(FAAS)、X射線衍射(XRD)、熱重分析(TGA)和氮?dú)馕摳降确椒ū碚髁耸[基活性炭材料的形貌、成分、比表面積及孔徑分布情況;通過循環(huán)伏安(CV)

3、、交流阻抗(EIS)、恒流充放電(GCD)等電化學(xué)方法考察了材料的電化學(xué)性能。得到如下結(jié)論:
　　(1)在蔥葉中本身含有的微量礦物質(zhì)如鈣、鉀等元素及其衍生物的作用下，可經(jīng)一步炭化活化，將蔥葉制備為具有較高比表面積的活性炭材料。在600℃、700℃、800℃的反應(yīng)溫度下，制得的活性炭比表面積分別為230.5m2·g-1，348.4 m2·g-1和551.7 m2·g-1，比表面積大小隨反應(yīng)溫度的升高增大。同時(shí)，800℃下制得的活性炭

4、的孔徑分布更集中。
　　(2)蔥基活性炭具有良好的電容性能。其循環(huán)伏安曲線的形狀類似矩形、恒流充放電曲線為幾乎對稱的等腰三角形，交流阻抗圖中低頻區(qū)部分曲線幾乎垂直于橫軸，表明蔥基活性炭適于作為超級電容器電極材料。不同溫度下制得的蔥基活性炭的電容性能及電容值受其比表面積大小、孔徑分布情況影響，比表面積越大、孔徑分布越集中，電容性能越好。
　　(3)通過對有效面積電容的定義，計(jì)算并比較了多種生物質(zhì)材料活性炭的有效面積電容。本實(shí)驗(yàn)