焦粉活性炭及其復(fù)合物電極材料的制備與性能研究.pdf

1、焦粉與其他煤基多孔材料不同，它具有灰分高、成分復(fù)雜、結(jié)構(gòu)致密、石墨化程度高等特點(diǎn)。從廢物再利用的角度出發(fā)，焦粉以其原料易得，價格低廉，受到廣泛關(guān)注。目前焦粉的再利用研究主要采用堿活化制備焦粉活性炭應(yīng)用于廢水處理等方面，而應(yīng)用于電極材料方面的研究報道較少。焦粉活性炭電極材料的制備其出發(fā)點(diǎn)在于拓展焦粉資源的應(yīng)用領(lǐng)域，保護(hù)生態(tài)環(huán)境；提高焦粉的利用率及其經(jīng)濟(jì)效益。
　　 本課題采用一定的方法分別制備出焦粉活性炭及其復(fù)合物電極材料，考察了

2、不同制備及測試條件下電極材料的電化學(xué)性能，確定最佳制備及測試條件。主要內(nèi)容如下：
　　 (1)以焦粉為原料，采用硝酸除灰、KOH浸漬-煅燒活化法制備焦粉活性炭，考察了活化溫度及活化時間對制備得到的焦粉活性炭電極材料電化學(xué)性能的影響。FESEM、BET測試表明焦粉活性炭具有相對較好的孔隙結(jié)構(gòu)及比表面積；EDS表明焦粉活性炭中有金屬氧化物的存在；XRD表明所得樣品具有一定的石墨化結(jié)構(gòu)；電化學(xué)測試表明在活化溫度為800℃，活化時間為3

3、h時所得焦粉活性炭電極材料的比電容達(dá)211F/g，并且具有較好的電化學(xué)性能。
　　 (2)采用共沉淀法制備CPAC-800℃-3h/Al代Ni(OH)2復(fù)合電極材料，考察了Al摻雜量及不同炭鎳比對復(fù)合電極材料的電化學(xué)性能影響。FESEM測試表明復(fù)合材料為片狀或花瓣?duì)罱Y(jié)構(gòu)；XRD表明所得樣品中活性物質(zhì)Ni(OH)2為α晶型；電化學(xué)測試表明當(dāng)Al摻雜量為4％、炭鎳比為1:1時所得比電容量最大：1173.6F/g，復(fù)合材料的電化學(xué)性能

4、相對最佳。
　　 (3)采用溶膠-凝膠法制備CPAC-800℃-3h/α-Co(OH)2復(fù)合電極材料，考察了不同的鈷復(fù)合量對復(fù)合電極材料的電化學(xué)性能影響。FESEM測試表明復(fù)合材料為花狀結(jié)構(gòu)；XRD表明所得樣品中活性物質(zhì)Co(OH)2為α晶型；電化學(xué)測試表明當(dāng)鈷復(fù)合量達(dá)到30%時，復(fù)合材料電極的比電容達(dá)到472.3F/g，具有較好的電化學(xué)性能。
　　 (4)采用溶膠-凝膠法制備出復(fù)合材料前驅(qū)體及納米棒狀CPAC-800℃

5、-3h/Mn3O4復(fù)合電極材料，考察了錳復(fù)合量對復(fù)合電極材料前驅(qū)體及不同煅燒溫度、時間對納米棒狀CPAC-800℃-3h/Mn3O4復(fù)合電極材料表觀形貌及電化學(xué)性能的影響。FESEM測試表明復(fù)合材料為納米棒狀結(jié)構(gòu)；XRD表明所得樣品中錳氧化物對應(yīng)為具有混相的Mn3O4；電化學(xué)測試表明當(dāng)錳復(fù)合量為20%時，復(fù)合材料前驅(qū)體具有較好的電化學(xué)性能。在煅燒溫度為500℃，煅燒時間為3h時，納米棒狀CPAC-800℃-3h/Mn3O4復(fù)合材料電極的