栓皮櫟軟木基多孔活性碳的制備及電化學(xué)性能研究.pdf

1、生物質(zhì)因其來源廣、價格低廉和可循環(huán)再生的特點，常用于制備生物質(zhì)基多孔碳材料，制得的生物質(zhì)基多孔碳材料在電化學(xué)測試中展現(xiàn)出極佳的電容性。人類的生產(chǎn)生活中，每年都會產(chǎn)生大量的生物質(zhì)垃圾，這些垃圾大多以填埋和焚燒的方式處理，造成了資源浪費和環(huán)境污染。因此，將這些生物質(zhì)垃圾作為前驅(qū)體來制備碳材料，不僅使其有效利用，還保護了環(huán)境。本論文以栓皮櫟軟木制品生產(chǎn)過程中的廢棄料為前驅(qū)體，分別采用了不同的制備工藝制得具有不同結(jié)構(gòu)特征的栓皮櫟軟木基多孔活性碳

2、并研究了其電化學(xué)性能。
　　(1)以栓皮櫟軟木為原料，經(jīng)600℃碳化后，用KOH在800℃活化制得具有合適孔結(jié)構(gòu)的栓皮櫟軟木基多孔活性碳。采用SEM、N2吸附法、XRD及XPS對栓皮櫟軟木基多孔碳進行了表征，并測試其在不同電解液體系中的電化學(xué)性能。結(jié)果表明，制得的栓皮櫟軟木基多孔碳為薄片狀結(jié)構(gòu)，KOH與C的質(zhì)量比為4.5∶1時制得的栓皮櫟軟木基活性碳比表面積達2313 m2/g，同時其孔容量高達1.28 cm3/g。以樣品COAC

3、-4.5組裝三電極，在6 M KOH電解液中，其比電容在0.1 A/g時高達296 F/g;所組裝的COAC-4.5//COAC-4.5對稱型超級電容器，在6 M KOH電解液中，以5A/g的電流充放電5000次后，電容僅減少0.5％，表明其極好的電化學(xué)穩(wěn)定性;以1 M Na2SO4為電解液，組裝的對稱型超級電容器在電流密度0.5 A/g(174 F/g)至50 A/g(140 F/g)時電容保持率達80.5％，同時獲得高的能量密度(1

4、9.62 Wh/kg)，揭示了其極佳的倍率性能與高的能量密度;
　　(2)采用KMnO4氧化還原法，將栓皮櫟軟木與KMnO4按一定比例混合得干燥混合物，經(jīng)不同溫度碳化后制得具有3D分級多孔結(jié)構(gòu)的栓皮櫟軟木基活性碳。采用SEM、N2吸附法、XRD及XPS對栓皮櫟軟木基分級多孔碳進行了表征，并測試其在不同電解液體系中的電化學(xué)性能。結(jié)果表明，制得的活性碳呈3D分層多孔結(jié)構(gòu)，其中，在600℃碳化制得的樣品CHPC-600展現(xiàn)出最佳的電化學(xué)

5、性能，其比表面積與總孔容分別達689 m2/g和0.96 cm3/g，表面氧含量達12.33at％。以樣品CHPC-600組裝三電極，在6 M KOH中，其在0.2 A/g下獲得高的比電容(290 F/g);所組裝的CHPC-600//CHPC-600對稱型超級電容器，在6 M KOH電解液中，其在5A/g下充放電10000次后，電容僅減少4.8％，表明其極好的電化學(xué)穩(wěn)定性;在1 M Na2SO4中，組裝的CHPC-600//CHPC-