以木質素為碳源介孔碳及其復合材料制備和電化學中的應用.pdf

1、多孔碳材料具有來源豐富、化學和熱性能穩(wěn)定、易于加工等優(yōu)點，在超級電容器電極、固體氫存儲等領域具有廣泛的應用前景。介孔碳(MPCs)是多孔碳中被研究較多的品種，已被廣泛用作催化劑載體及吸附劑。最近，又被拓展應用于電容器和儲氫材料。
　　木質素是植物中一種重要的支撐物質，其儲存量僅次于纖維素，具有環(huán)境友好、可再生等優(yōu)點。本文選用木質素為碳源，研究了介孔碳的制備、結構及其在電化學中應用。研究表明，將金屬氧化物負載于介孔碳表面，可顯著提高

2、介孔碳的電子傳導率和倍率性能。主要內容及結果如下:(1)介孔碳材料。本文以木質素磺酸鹽作為碳源，低分子量多聚甲醛/戊二醛為交聯(lián)劑，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)為分散劑，通過水熱法合成的棕色固體為碳前體。KOH/ZnCl2為擴孔劑對碳前體擴孔，最后在管式爐中煅燒制備得到了介孔碳材料。所得介孔碳材料具有較高比表面積，孔容大、孔徑分布窄，并且介孔碳的碳壁已被大量石墨化，因此可作為電池的理想電極材料。組裝電池后的恒流充放電測試表明介孔碳電極具有較高

3、的比電容，且其1000次循環(huán)伏安測試結果也呈現(xiàn)了高的循環(huán)穩(wěn)定性。這是由于介孔結構不會限制離子傳輸，使其具有優(yōu)良的大電流充放電性能。(2) MPCs/NiO復合材料。以Ni(NO3)2·6H2O為Ni源，將上述介孔碳材料作為載體，在堿性條件下回流冷凝，使Ni+能夠大量負載在介孔碳材料表面，再于管式爐中煅燒，形成以多孔碳為骨架、NiO納米粒子良好分散的MPCs/NiO復合材料。由于NiO填充碳孔，使介孔碳的孔容及比表面積均有不同程度下降。將