淀粉基炭微球的結(jié)構(gòu)及其在電化學(xué)電容器中的應(yīng)用研究.pdf

1、淀粉作為一種新興的炭質(zhì)材料前軀體，不僅具有低污染性、可再生性、來(lái)源廣泛性、經(jīng)濟(jì)適用性等優(yōu)點(diǎn)，還具有雜質(zhì)含量低、具有天然的球形結(jié)構(gòu)、碳元素含量高等獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。如果能夠通過(guò)一定的處理方法，在炭化過(guò)程中成功保持淀粉顆粒的球形結(jié)構(gòu)，便能得到具有良好球形度的炭微球材料。本文中采用不同的無(wú)機(jī)化學(xué)試劑成功地制備了能夠保持馬鈴薯淀粉球形結(jié)構(gòu)的炭微球，并研究了不同無(wú)機(jī)化學(xué)試劑的作用機(jī)理，分析了所得淀粉基炭微球的炭質(zhì)結(jié)構(gòu)特征。此外，通過(guò)一定的活化手段制備了

2、淀粉基活性炭微球，并對(duì)所得淀粉基活性炭微球的電化學(xué)性能進(jìn)行了研究。
　　本文采用不同的無(wú)機(jī)化學(xué)試劑（磷酸、磷酸氫二銨、氯化銨）對(duì)淀粉熱分解過(guò)程進(jìn)行促進(jìn)作用，制備了具有不同炭質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的淀粉基炭微球。磷酸類化學(xué)試劑（磷酸、磷酸氫二銨）對(duì)淀粉炭化過(guò)程的促進(jìn)作用，主要基于其在穩(wěn)定化過(guò)程中與淀粉反應(yīng)生成磷酸酯鍵，促進(jìn)C6位置上羥基的脫除，從而促進(jìn)炭質(zhì)結(jié)構(gòu)的生成；而氯化銨對(duì)淀粉炭化過(guò)程的促進(jìn)作用，實(shí)際上是由于其分解產(chǎn)生氯化氫，氯化氫對(duì)淀粉化

3、學(xué)脫水具有促進(jìn)作用。銨鹽類化學(xué)試劑（磷酸氫二銨、氯化銨）中存在氨基，氨基在炭化過(guò)程中對(duì)類石墨微晶的生成具有促進(jìn)作用；而磷酸類化學(xué)試劑（磷酸、磷酸氫二銨）在炭化過(guò)程中分解產(chǎn)生偏磷酸類化合物，從而對(duì)炭微晶結(jié)構(gòu)的有序堆疊起阻礙作用。
　　本文對(duì)以磷酸為浸漬試劑制備的淀粉基炭微球進(jìn)行不同條件下的KOH活化處理，制備活性炭微球并將其用作雙電層電容器電極材料。研究結(jié)果表明，淀粉基活性炭微球在6mol/L-1KOH電解質(zhì)溶液中，具有優(yōu)異的電化學(xué)

4、性能，并在大電流條件下具有高電容量和良好的循環(huán)穩(wěn)定性。尤其是在堿炭比為4:1條件下制備的淀粉基活性炭微球，具有良好的倍率性能，在高達(dá)400mV/s的掃描速率下，循環(huán)伏安曲線仍能保持標(biāo)準(zhǔn)矩形形狀；在電流密度高達(dá)48.9A/g的條件下，仍能保持217F/g的高質(zhì)量比電容。
　　以馬鈴薯淀粉為前軀體，使用簡(jiǎn)便、易操作的磷酸—水蒸氣混合活化方法，制備了一種具有良好孔徑分布的淀粉基活性炭微球。經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)：隨著活化時(shí)間的延長(zhǎng)，所得的淀粉基活