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《富氮碳材料的制備及其在超級電容器應(yīng)用中的研究.pdf》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、TH匣PI之EPARATIONANDRESEARCHOFNITROGENENRICHN匝NTCARBONmTERIALSINSUPERCAPACITORAPPLICATIONADissertationSubmiRedtotheGraduateSchoolofHenanNormalUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofScienceByJiangXiaoqiangSupervisor：Prof．WeiXianjtmMay2014摘要超級電容器作為一種新型儲能裝置，它的特點(diǎn)有：短的充電時(shí)間、長的使
2、用壽命、好的溫度特性、節(jié)約能源和綠色環(huán)保等。隨著超級電容器理論研究的不斷深入與應(yīng)用技術(shù)的飛速發(fā)展，需要越來越多新型的、具有良好性能的超級電容器電極材料來滿足不同的需求。目前碳材料超級電容器己研究得比較成熟，但是其比電容較低。為了獲得高比電容碳材料，我們進(jìn)行了如下研究，主要內(nèi)容及結(jié)果概述如下：研究了以N．羥乙基苯胺為單體，十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)為軟模板，過硫酸銨為氧化劑，在酸性條件下制備聚-N．羥乙基苯胺(n岬EA)。以PNPEA為碳化前驅(qū)體，在石英管式爐中，N2保護(hù)下以不同的溫度進(jìn)行碳化制備富氮碳材料(C．PNPEA．X，X=600℃、700℃、800℃、900℃)，通過SEM、X
3、RD、TEM等測試手段分析碳化產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)。在6mol／LKOH溶液中測試富氮碳材料電極的恒電流充放電、循環(huán)伏安、交流阻抗，結(jié)果表明C．PNPEA．X的循環(huán)可逆性、內(nèi)阻、質(zhì)量比電容、穩(wěn)定性等性能都不理想，相比較C．PNPEA．800。C的電化學(xué)性能是最好的，在0．1A／g電流密度下質(zhì)量比電容(Cs)高達(dá)220F／g，在5A／g電流密度下質(zhì)量比電容只有55F／g，在1A／g電流密度下經(jīng)過1000次循環(huán)充放電質(zhì)量比電容由90F／g衰減到50F／g，保持率為56％。以C．PNPEA．800℃為前驅(qū)體，C02為活化劑，制備活性炭(AC)，探究了活化時(shí)間、活化溫度對碳材料電化學(xué)性能的影響。通過各種測試手
4、段(如SEM、XRD、TEM等)分析AC的結(jié)構(gòu)。在1mol／LH2S04溶液中測試AC電極的恒電流充放電、循環(huán)伏安、交流阻抗，結(jié)果表明最佳的活化條件是在900℃下C02活化4h，其循環(huán)伏安曲線呈規(guī)則的矩形：溶液電阻是2．046f2，電極材料的內(nèi)阻是O．806f2；在0．1A／g和5A／g電流密度下Cs分別是220F／g和155F／g；在1m／g電流密度下經(jīng)過1000次循環(huán)充放電Cs幾乎沒有衰減，具有很好的循環(huán)穩(wěn)定性。研究了以PNPEA為前驅(qū)體，采用KOH活化制備不同溫度下的活性碳材料(PNPEAⅨOH．X，X=500℃、600℃、700℃、800℃)，通過SEM、XRD等測試手段分析PNPE
5、A依OH．X的結(jié)構(gòu)。在lmol／LH2S04溶液中測試PNPEA／KOH．X的恒電流充放電、循環(huán)伏安、交流阻抗，結(jié)果表明PNPE～KOH．700℃的電化學(xué)性能最好，其循環(huán)伏安曲線呈規(guī)則的矩形；溶液電阻是2．077f2，內(nèi)阻是1．033f2；在1m／g、3A／g、5A／g、T10A／g、20A／g、30A／g電流密度下Cs分別是447F／g、412F／g、337F／g、307F／g、280F／g、270F／g；在1A／g、3A／g、5A／g、10A／g電流密度下經(jīng)過1000次循環(huán)充放電質(zhì)量比電容保持率分別為75％、76％、84％、98％，在20A／g、30A／g電流密度下經(jīng)過10000次循環(huán)充
6、放電Cs保持率分別為83％、95％，具有好的循環(huán)可逆性、小的內(nèi)阻、高的質(zhì)量比電容、良好的穩(wěn)定性。關(guān)鍵詞：聚-N-羥乙基苯胺(PNPEA)，碳材料，二氧化碳，氫氧化鉀，超級電容器11ABSTRACTAsanewtypeofenergystoragedevice，thesupercapacitorshavethefeaturesofshortchargingtime，longcyclelife，goodtemperaturecharacteristic，energyconservationandenvironmentalprotection，etcWiththedeepeningtheoryre
7、searchofthesupercapacitorandrapiddevelopmentofapplicationtechnology，tomeetdifferentrequirements，moreandmorenewandgoodperformanceofthesupercapacitorelectrodematerialsareneeded．Atpresent，thesupercapacitorcarb
