新型活性炭的制備及其電化學性能研究.pdf

1、炭材料是一種廣泛應用于電化學能源領域的電極材料,它因具有豐富的原料來源,簡單的生產(chǎn)工藝,優(yōu)越的物理化學特性,以及良好的電化學性能等優(yōu)點,受到研究者的廣泛關注。本文以生物質(zhì)原料花生殼和茶籽殼,以及三聚氰胺-酚醛樹脂作為碳源,分別用K2CO3,氧氣和氮氣的混合氣體作為活化劑,制備出應用于超級電容器和鋰離子電池的新型活性炭。本文主要內(nèi)容如下:
　　1.分別將花生殼和茶籽殼作為碳源,以K2CO3作為活化劑,制備了兩種新型活性炭?；ㄉ鷼べ|(zhì)活

2、性炭最佳制備工藝是:K2CO3與花生殼原料的質(zhì)量比為1∶1,升溫速率為7℃min-1,活化溫度為800℃,恒溫時間為1h;茶籽殼質(zhì)活性炭最佳制備工藝是:K2CO3與茶籽殼原料的質(zhì)量比為1∶2,升溫速率為4℃min-1,活化溫度為800℃,恒溫時間為2h。經(jīng)活化后,花生殼質(zhì)活性炭和茶籽殼質(zhì)活性炭比表面積都迅速增加,分別高達1297m2g-1和1272m2g-1,并且電化學性能顯著提高,比電容分別達到155F g-1和150F g-1,說明

3、它們是適用于超級電容器的電極材料。
　　2.通過共縮聚方法,優(yōu)化合成條件,制備了三聚氰胺-酚醛樹脂。利用它作為碳源,通過碳化和活化過程,制備了一種新型活性炭。樹脂產(chǎn)率高達98.2％,最佳合成條件為:n苯酚∶n三聚氰胺∶n甲醛=2∶1∶2,pH=3,反應溫度為75℃,反應時間為10h;最佳碳化工藝為:升溫速率為7℃min-1,碳化溫度為700℃,恒溫時間為1h;最佳活化工藝為:升溫速率為4℃min-1,活化溫度為400℃,恒溫時間為

4、1h。制備的三聚氰胺-酚醛樹脂,為分散均勻的淺黃色顆粒,粒徑大約為120nm。經(jīng)過碳化和活化,樣品仍然能夠保持前驅(qū)體良好的表面形貌。樣品具有發(fā)達的比表面積,大量雜原子能夠保留在材料中,兩者的協(xié)同效應使比電容迅速提高,達到213Fg-1。樣品具有良好的循環(huán)性能,在10000個循環(huán)之后,比電容仍保持有首次循環(huán)的99%,說明它是一種適用于超級電容器的電極材料。
　　3.利用三聚氰胺-酚醛樹脂基活化樣,制備了應用于鋰離子電池的負極材料。它