栓皮櫟軟木基多孔活性碳的制備及電化學(xué)性能研究.pdf

1、生物質(zhì)因其來(lái)源廣、價(jià)格低廉和可循環(huán)再生的特點(diǎn)，常用于制備生物質(zhì)基多孔碳材料，制得的生物質(zhì)基多孔碳材料在電化學(xué)測(cè)試中展現(xiàn)出極佳的電容性。人類的生產(chǎn)生活中，每年都會(huì)產(chǎn)生大量的生物質(zhì)垃圾，這些垃圾大多以填埋和焚燒的方式處理，造成了資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。因此，將這些生物質(zhì)垃圾作為前驅(qū)體來(lái)制備碳材料，不僅使其有效利用，還保護(hù)了環(huán)境。本論文以栓皮櫟軟木制品生產(chǎn)過(guò)程中的廢棄料為前驅(qū)體，分別采用了不同的制備工藝制得具有不同結(jié)構(gòu)特征的栓皮櫟軟木基多孔活性碳

2、并研究了其電化學(xué)性能。
　　(1)以栓皮櫟軟木為原料，經(jīng)600℃碳化后，用KOH在800℃活化制得具有合適孔結(jié)構(gòu)的栓皮櫟軟木基多孔活性碳。采用SEM、N2吸附法、XRD及XPS對(duì)栓皮櫟軟木基多孔碳進(jìn)行了表征，并測(cè)試其在不同電解液體系中的電化學(xué)性能。結(jié)果表明，制得的栓皮櫟軟木基多孔碳為薄片狀結(jié)構(gòu)，KOH與C的質(zhì)量比為4.5∶1時(shí)制得的栓皮櫟軟木基活性碳比表面積達(dá)2313 m2/g，同時(shí)其孔容量高達(dá)1.28 cm3/g。以樣品COAC

3、-4.5組裝三電極，在6 M KOH電解液中，其比電容在0.1 A/g時(shí)高達(dá)296 F/g;所組裝的COAC-4.5//COAC-4.5對(duì)稱型超級(jí)電容器，在6 M KOH電解液中，以5A/g的電流充放電5000次后，電容僅減少0.5％，表明其極好的電化學(xué)穩(wěn)定性;以1 M Na2SO4為電解液，組裝的對(duì)稱型超級(jí)電容器在電流密度0.5 A/g(174 F/g)至50 A/g(140 F/g)時(shí)電容保持率達(dá)80.5％，同時(shí)獲得高的能量密度(1

4、9.62 Wh/kg)，揭示了其極佳的倍率性能與高的能量密度;
　　(2)采用KMnO4氧化還原法，將栓皮櫟軟木與KMnO4按一定比例混合得干燥混合物，經(jīng)不同溫度碳化后制得具有3D分級(jí)多孔結(jié)構(gòu)的栓皮櫟軟木基活性碳。采用SEM、N2吸附法、XRD及XPS對(duì)栓皮櫟軟木基分級(jí)多孔碳進(jìn)行了表征，并測(cè)試其在不同電解液體系中的電化學(xué)性能。結(jié)果表明，制得的活性碳呈3D分層多孔結(jié)構(gòu)，其中，在600℃碳化制得的樣品CHPC-600展現(xiàn)出最佳的電化學(xué)

5、性能，其比表面積與總孔容分別達(dá)689 m2/g和0.96 cm3/g，表面氧含量達(dá)12.33at％。以樣品CHPC-600組裝三電極，在6 M KOH中，其在0.2 A/g下獲得高的比電容(290 F/g);所組裝的CHPC-600//CHPC-600對(duì)稱型超級(jí)電容器，在6 M KOH電解液中，其在5A/g下充放電10000次后，電容僅減少4.8％，表明其極好的電化學(xué)穩(wěn)定性;在1 M Na2SO4中，組裝的CHPC-600//CHPC-