生物誘導(dǎo)合成超級電容器用三維互連多孔炭電極材料.pdf

1、特斯拉，上海超級電容公交，快速充電，最近涌現(xiàn)出的新名詞顯示了人們對能量儲存和能量轉(zhuǎn)換研究的廣泛興趣。超級電容器具備功率密度高、循環(huán)壽命好、造價成本低等優(yōu)點(diǎn)被認(rèn)為是一種很有研究和應(yīng)用前景的高效儲能裝置。
　　為了獲得比電容高，循環(huán)壽命好的超級電容器用三維互聯(lián)多孔炭電極材料，并本著保護(hù)環(huán)境、降低成本的原則，本文利用生物模板制備出石墨程度較高的多孔炭或者石墨烯。
　　實(shí)驗主要分為兩大部分:
　　第一部分滸苔模板超級電容器電極

2、材料的制備、表征及測試:以滸苔為炭源，采用高溫炭化法制備纖維基三維多孔炭材料（3D-Fiberbased Carbon，用C表示），并使用水熱法制備了從自模板法到MnO/C復(fù)合材料(MnO/C composite materials，簡稱MCs)，以期獲得比電容高，循環(huán)壽命好的多孔炭電極材料。結(jié)果表明:纖維基三維多孔炭具有高比表面積達(dá)到180 m2·g-1。MCs具有三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，金屬氧化物顆粒在石墨烯片層間生長均勻，但粒徑較大在3

3、0nm左右。電化學(xué)測試結(jié)果顯示:在0.5 mol·L-1的Na2SO4溶液中，電流密度1 A·g-1，MnO負(fù)載量在80％時得到的MCs擁有最高比電容，達(dá)218.2 F·g-1，經(jīng)過1000次循環(huán)充放電測試比電容保持率為79.6％。由于滸苔無論在石墨化程度上還是電化學(xué)性能上都只能達(dá)到一般水平，因此展開了第二部分實(shí)驗:以西瓜瓜瓤為炭源，采用兩步炭化法制備纖維基三維石墨烯材料（3D-Fiberbased graphene，用G表示），并使用

4、水熱法經(jīng)過了從單一MnO負(fù)載到CeO2-MnO/G復(fù)合材料(CeO2-MnO/G composite materials，簡稱CMGs)的優(yōu)化過程。結(jié)果表明:纖維基三維石墨烯具有高比表面積達(dá)到332 m2·g-1。 CMGs具有三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，復(fù)合金屬氧化物顆粒在石墨烯片層間生長均勻，粒徑在10nm左右。電化學(xué)測試結(jié)果顯示:在0.5 mol·L-1的Na2SO4溶液中，電流密度1 A·g-1，當(dāng)Ce4+∶Mn2+=1∶4，CeO2-M