熱解木質(zhì)素的制備及儲(chǔ)能性質(zhì)的研究.pdf

1、木質(zhì)素分子是由三種苯丙烷單體交聯(lián)形成的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)生物高分子，在自然界中的含量?jī)H次于纖維素，是低成本，無(wú)毒，可再生的第二大生物質(zhì)材料。其分子中包含豐富的芳香碳結(jié)構(gòu)，適合作為生物質(zhì)炭材料的優(yōu)質(zhì)原料，在儲(chǔ)能領(lǐng)域應(yīng)用極具潛力。本文以商業(yè)木質(zhì)素為原料，制備了木質(zhì)素基炭材料，探討其在鋰離子電池和超級(jí)電容器上的可行性應(yīng)用。
　　以工業(yè)燃料乙醇的副產(chǎn)物木質(zhì)素為原料，通過(guò)丙酮提純，300℃預(yù)炭化（N2氣氛）和800℃炭化處理（N2氣氛1 h，H2

2、氣氛3 h；N2氣氛4 h）制備了木質(zhì)素基硬炭材料并將其應(yīng)用于鋰離子電池負(fù)極。研究表明，與N2氣氛相比，在H2還原氣氛中熱解對(duì)材料結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能產(chǎn)生有利的結(jié)果，硬炭表面的含氧官能團(tuán)能有效地去除，硬炭結(jié)構(gòu)有序度提高，而且材料的電化學(xué)性能得到明顯的改善。首次充放電效率從42.4％提高到62.4%，首次放充電比容量為882.2/550.5 mAh/g（電流密度為0.1 C，1 C=372 mA/g），在2 C電流密度下循環(huán)200次后，比容量

3、仍為228.8 mAh/g，容量保持率高達(dá)92.8%。
　　另對(duì)木質(zhì)素經(jīng)過(guò)不同的堿碳比直接活化法制備了活性炭材料并將其作為超級(jí)電容器活性材料。研究表明，活性炭均具有微孔等溫吸附曲線，隨著堿碳比的增加，木質(zhì)素基活性炭BET比表面積從1440 m2/g增加到3332 m2/g，微孔含量從67%降低到22%，活性炭結(jié)構(gòu)更加有序，微晶分布更加均勻，表明KOH活化不僅去除了非碳雜原子，也具有碳重排的作用。水系電解液中，低堿碳比制備的活性炭在

4、小電流密度下可獲得高比容量，但在大電流密度下容量衰減明顯，倍率性能差；有機(jī)電解液中，高堿碳比活化所得活性炭具有高比容量和優(yōu)異的倍率性能?？傊?，堿碳比為3時(shí)，在兩種電解液體系中，活性炭的比容量和倍率性能均較理想。
　　以木質(zhì)素為原料，選取最佳堿碳比（K/LG為3）活化，通過(guò)預(yù)炭化-活化兩步活化法制備了活性炭并用于超級(jí)電容器。與直接活化相比，預(yù)炭化處理不僅改變了活性炭的孔分布結(jié)構(gòu)，也提高了其電化學(xué)性能。預(yù)炭化-活化處理制備的活性炭質(zhì)量