脲醛樹(shù)脂基炭用作電化學(xué)電容器電極材料的研究.pdf

1、脲醛樹(shù)脂基炭用作電化學(xué)電容器電極材料的研究脲醛樹(shù)脂基炭用作電化學(xué)電容器電極材料的研究Studyonureafmaldehyderesinbasedcarbonusingaselectrodematerialsofelectrochemicalcapacits學(xué)科專(zhuān)業(yè)：化學(xué)工藝研究生：董英男指導(dǎo)教師：陳明鳴副教授天津大學(xué)化工學(xué)院二零一二年六月摘要電化學(xué)電容器是一種介于傳統(tǒng)電容器和二次電池之間的新型儲(chǔ)能器件，它的比能量性能優(yōu)于傳統(tǒng)電容器，比

2、功率性能優(yōu)于二次電池。電極材料的性質(zhì)直接決定著電化學(xué)電容器的電化學(xué)性能，因此研究開(kāi)發(fā)具有商業(yè)應(yīng)用潛力的高性能電極材料一直是近年來(lái)該領(lǐng)域研究者們關(guān)注的研究熱點(diǎn)。論文通過(guò)調(diào)整脲醛摩爾比例控制脲醛樹(shù)脂微球的合成，并且通過(guò)炭化和物理活化方法優(yōu)化其孔結(jié)構(gòu)制備脲醛樹(shù)脂基炭及活性炭微球，將其作為電化學(xué)電容器炭電極材料考察其電化學(xué)性能。綜合運(yùn)用了低溫氮?dú)馕?、掃描電子顯微鏡（SEM），透射電子顯微鏡（TEM），X射線衍射（XRD），X射線光電子能譜（X

3、PS），元素分析等技術(shù)手段對(duì)所制備的脲醛樹(shù)脂基炭材料以及活性炭材料的結(jié)構(gòu)及其物理化學(xué)性質(zhì)等進(jìn)行系統(tǒng)的分析和表征，通過(guò)恒流充放電、循環(huán)伏安等方法研究了脲醛樹(shù)脂基炭和活性炭材料的電化學(xué)性能。探討了脲醛樹(shù)脂基炭電極材料的孔道結(jié)構(gòu)對(duì)其電化學(xué)性能的影響。主要研究結(jié)果如下：采用甲酸作為催化劑，以尿素和甲醛為原料，通過(guò)控制脲醛摩爾比例制備得到具有不同孔結(jié)構(gòu)的脲醛樹(shù)脂微球，并進(jìn)一步炭化處理得到具有發(fā)達(dá)中孔和高比表面積的脲醛樹(shù)脂基炭微球。系統(tǒng)考察了脲醛摩

4、爾比例對(duì)于所制備脲醛樹(shù)脂基炭微球的孔道結(jié)構(gòu)、表面性質(zhì)以及電容性能、大功率性能的影響。在較優(yōu)的脲醛摩爾比例1:0.4下制備的脲醛樹(shù)脂基炭微球具有609m2g的比表面積，孔容達(dá)到了1.15cmg，其在30wt%KOH水溶液中50mAg的充放電電流密度下具有205Fg的放電比電容，并且具有良好的循環(huán)性能。目前以脲醛樹(shù)脂為前驅(qū)體制備活性炭材料還未見(jiàn)報(bào)道，本論文提出通過(guò)物理活化方法，以溫和的二氧化碳為活化劑制備得到了脲醛樹(shù)脂基活性炭微球，考察了不