杂原子掺杂多孔碳材料的制备及其在超级电容器的应用
发布时间：2024-01-16 18:24
现如今社会不断发展,但环境污染也伴随而来。在这个提倡绿色环保的时代,我们对能源技术有了新的要求。有别于传统的能源技术,对新兴的能源技术的要求是更先进更实用而且要更环保。超级电容器是一种新型的绿色环保储能装置,上个世纪80年代末由于新能源汽车的发展要求,超级电容器的研制开始成为热点,并且一直延续至今。超级电容器的性能主要受电极的影响,所以电极材料的选择成为了成就良好性能的超级电容器的关键。多孔碳材料由于能够提供超大的比表面积、物理化学性能稳定且制备方法简便等特点使其成为相当有竞争力的超级电容器电极材料。为了进一步提高超级电容器的电化学性能,我们在多孔碳材料中引入杂原子是一种行之有效的方法。杂原子的存在不仅可以使电极材料有更良好的润湿性和导电性,甚至能够为离子与电极接触提供更多的活性位点。在本课题中,我们选择聚偏氟乙烯(PVDF)作为碳源物质,通过物理或化学的方法引入杂原子基团,使用硬模板或软模板来引入介孔,从而制备杂原子含量充足孔道结构合适的多孔材料。本课题的主要工作如下:(1)我们用PVDF混合PVP制备碳前驱体,预碳化后加入KOH活化剂在600°C-900°C温度下氮气保护活化2 h...
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 超级电容器及其工作原理
1.3 杂原子多孔碳材料的制备
1.3.1 软模板法制备介孔
1.3.2 硬模板法制备介孔
1.3.3 无模板法制备介孔
1.3.4 氮掺杂多孔碳的制备
1.3.5 磷掺杂多孔碳的制备
1.4 论文的选题思路、内容和主要创新点
1.4.1 论文的选题思路
1.4.2 论文的内容
1.4.3 论文的主要创新点
第2章 实验药品、仪器和材料表征方法
2.1 实验药品
2.2 实验设备或仪器
2.3 样品的表征方法
2.3.1 扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)
2.3.2 透射电子显微镜(Transmission Electron Microscopy,TEM)
2.3.3 红外光谱分析(Infrared Spectroscopy,IR)
2.3.4 核磁共振波普分析(Nuclear Magnetic Resonance Spectrum,NMR)
2.3.5 比表面积及孔径(specific surface area and pore size analysis)
2.3.6 X射线衍射分析(X-Ray Diffraction,XRD)
2.3.7 拉曼光谱(Raman)
2.3.8 X射线光电子能谱(XPS)
2.4 多孔碳的电化学表征
2.4.1 电极的制备
2.4.2 电化学性能测试方法
第3章 以PVDF为碳源的氮掺杂多孔碳材料的制备及其在超级电容器的应用研究
3.1 引言
3.2 氮掺杂多孔碳CK-x-y的合成
3.3 氮掺杂多孔碳CK-4-900 的结构和组成表征
3.3.1 扫描电镜和透射电镜分析
3.3.2 N2 吸附-脱附测试分析
3.3.3 X射线衍射和拉曼能谱测试分析
3.3.4 X射线光电子能谱分析
3.4 氮掺杂多孔碳CK-4-y三电极电化学性能测试分析
3.4.1 循环伏安测试分析
3.4.2 恒流充放电测试分析
3.4.3 电化学阻抗测试及循环稳定性能分析
3.5 CK-4-900 的两电极电化学性能测试分析
3.6 本章小结
第4章 以PVDF为碳源氮磷共掺杂硬模板法多孔碳材料的制备及其电化学性能的研究
4.1 引言
4.2 氮磷共掺杂多孔碳CNP-x-y的制备
4.3 氮磷共掺杂多孔碳CNP-x-y的结构和组成表征
4.3.1 扫描电子和透射电子显微镜分析
4.3.2 N2 吸附-脱附测试分析
4.3.3 X射线衍射能谱和拉曼能谱测试分析
4.3.4 X射线光电子能谱分析
4.4 氮磷共掺杂多孔碳CNP-5-y三电极电化学性能测试分析
4.4.1 循环伏安测试分析
4.4.2 恒流充放电测试分析
4.4.3 电化学阻抗测试及循环稳定性能分析
4.5 CNP-5-800 全固态超级电容器电化学性能测试分析
4.6 本章小结
第5章 以PVDF为碳源的氮掺杂软模板法多孔碳材料的制备及其电化学性能的研究
5.1 引言
5.2 氮掺杂多孔碳CN-x的制备
5.3 氮掺杂多孔碳CN-x的结构和组成表征
5.3.1 红外光谱和核磁共振氢谱分析
5.3.2 电子显微镜分析和N2 吸附-脱附测试分析
5.3.3 X射线衍射能谱和拉曼能谱测试分析
5.3.4 X射线光电子能谱分析
5.4 氮掺杂多孔碳CN-x三电极电化学性能测试分析
5.4.1 循环伏安测试分析和恒流充放电测试分析
5.4.2 电化学阻抗测试及循环稳定性能分析
5.5 CN-900 在两电极系统的电化学性能测试分析
5.5.1 水系两电极系统电化学测试分析
5.5.2 全固态超级电容器的电化学测试分析
5.6 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间研究成果
本文编号：3878964
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 超级电容器及其工作原理
1.3 杂原子多孔碳材料的制备
1.3.1 软模板法制备介孔
1.3.2 硬模板法制备介孔
1.3.3 无模板法制备介孔
1.3.4 氮掺杂多孔碳的制备
1.3.5 磷掺杂多孔碳的制备
1.4 论文的选题思路、内容和主要创新点
1.4.1 论文的选题思路
1.4.2 论文的内容
1.4.3 论文的主要创新点
第2章 实验药品、仪器和材料表征方法
2.1 实验药品
2.2 实验设备或仪器
2.3 样品的表征方法
2.3.1 扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)
2.3.2 透射电子显微镜(Transmission Electron Microscopy,TEM)
2.3.3 红外光谱分析(Infrared Spectroscopy,IR)
2.3.4 核磁共振波普分析(Nuclear Magnetic Resonance Spectrum,NMR)
2.3.5 比表面积及孔径(specific surface area and pore size analysis)
2.3.6 X射线衍射分析(X-Ray Diffraction,XRD)
2.3.7 拉曼光谱(Raman)
2.3.8 X射线光电子能谱(XPS)
2.4 多孔碳的电化学表征
2.4.1 电极的制备
2.4.2 电化学性能测试方法
第3章 以PVDF为碳源的氮掺杂多孔碳材料的制备及其在超级电容器的应用研究
3.1 引言
3.2 氮掺杂多孔碳CK-x-y的合成
3.3 氮掺杂多孔碳CK-4-900 的结构和组成表征
3.3.1 扫描电镜和透射电镜分析
3.3.2 N2 吸附-脱附测试分析
3.3.3 X射线衍射和拉曼能谱测试分析
3.3.4 X射线光电子能谱分析
3.4 氮掺杂多孔碳CK-4-y三电极电化学性能测试分析
3.4.1 循环伏安测试分析
3.4.2 恒流充放电测试分析
3.4.3 电化学阻抗测试及循环稳定性能分析
3.5 CK-4-900 的两电极电化学性能测试分析
3.6 本章小结
第4章 以PVDF为碳源氮磷共掺杂硬模板法多孔碳材料的制备及其电化学性能的研究
4.1 引言
4.2 氮磷共掺杂多孔碳CNP-x-y的制备
4.3 氮磷共掺杂多孔碳CNP-x-y的结构和组成表征
4.3.1 扫描电子和透射电子显微镜分析
4.3.2 N2 吸附-脱附测试分析
4.3.3 X射线衍射能谱和拉曼能谱测试分析
4.3.4 X射线光电子能谱分析
4.4 氮磷共掺杂多孔碳CNP-5-y三电极电化学性能测试分析
4.4.1 循环伏安测试分析
4.4.2 恒流充放电测试分析
4.4.3 电化学阻抗测试及循环稳定性能分析
4.5 CNP-5-800 全固态超级电容器电化学性能测试分析
4.6 本章小结
第5章 以PVDF为碳源的氮掺杂软模板法多孔碳材料的制备及其电化学性能的研究
5.1 引言
5.2 氮掺杂多孔碳CN-x的制备
5.3 氮掺杂多孔碳CN-x的结构和组成表征
5.3.1 红外光谱和核磁共振氢谱分析
5.3.2 电子显微镜分析和N2 吸附-脱附测试分析
5.3.3 X射线衍射能谱和拉曼能谱测试分析
5.3.4 X射线光电子能谱分析
5.4 氮掺杂多孔碳CN-x三电极电化学性能测试分析
5.4.1 循环伏安测试分析和恒流充放电测试分析
5.4.2 电化学阻抗测试及循环稳定性能分析
5.5 CN-900 在两电极系统的电化学性能测试分析
5.5.1 水系两电极系统电化学测试分析
5.5.2 全固态超级电容器的电化学测试分析
5.6 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间研究成果
本文编号：3878964
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