富氮碳材料的制备及其在超级电容器应用中的研究

发布时间：2024-03-04 04:58

　　超级电容器作为一种新型储能装置，它的特点有：短的充电时间、长的使用寿命、好的温度特性、节约能源和绿色环保等。随着超级电容器理论研究的不断深入与应用技术的飞速发展，需要越来越多新型的、具有良好性能的超级电容器电极材料来满足不同的需求。目前碳材料超级电容器已研究得比较成熟，但是其比电容较低。为了获得高比电容碳材料，我们进行了如下研究，主要内容及结果概述如下： 研究了以N-羟乙基苯胺为单体，十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为软模板，过硫酸铵为氧化剂，在酸性条件下制备聚-N-羟乙基苯胺（PNPEA）。以PNPEA为碳化前驱体，在石英管式炉中，N2保护下以不同的温度进行碳化制备富氮碳材料（C-PNPEA-X，X=600℃、700℃、800℃、900℃），通过SEM、XRD、TEM等测试手段分析碳化产物的结构。在6mol/LKOH溶液中测试富氮碳材料电极的恒电流充放电、循环伏安、交流阻抗，结果表明C-PNPEA-X的循环可逆性、内阻、质量比电容、稳定性等性能都不理想，相比较C-PNPEA-800℃的电化学性能是最好的，在0.1A/g电流密度下质量比电容（Cs）高达220F/g，在5A/g电流密度下...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
目录
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 超级电容器简介
        1.2.1 双电层电容器
        1.2.2 法拉第准电容器
    1.3 超级电容器的特点
    1.4 超级电容器的分类
        1.4.1 按不同电极材料划分
        1.4.2 依据储存能量的机理划分
        1.4.3 根据超级电容器的结构及电极上发生反应来分
        1.4.4 根据电解液来分
    1.5 超级电容器的应用
        1.5.1 在运输业的应用
        1.5.2 在工业领域的应用
        1.5.3 在电力领域的应用
        1.5.4 在军事领域的应用
    1.6 超级电容器电极材料的研究进展
        1.6.1 碳材料
        1.6.2 过渡金属氧化物材料
        1.6.3 导电聚合物材料
        1.6.4 复合材料
    1.7 本论文研究的目的、意义和实验方案
        1.7.1 本论文研究的目的和意义
        1.7.2 实验方案
第二章 实验部分
    2.1 实验药品和设备
    2.2 主要仪器设备
    2.3 材料的表征
        2.3.1 X 射线衍射分析
        2.3.2 扫描电子显微镜
        2.3.3 透射电子显微镜
        2.3.4 傅里叶红外拉曼光谱仪
    2.4 电极和超级电容器的组装
        2.4.1 电极的制备
        2.4.2 对称超级电容器的组装
    2.5 电化学测试
        2.5.1 循环伏安测试
        2.5.2 恒电流充放电
        2.5.3 交流阻抗
        2.5.4 循环稳定性
    2.6 本章小结
第三章 富氮碳材料的制备及其电化学性能研究
    3.1 引言
    3.2 富氮碳材料的制备
    3.3 富氮碳材料的表征
        3.3.1 材料的形貌分析
        3.3.2 红外-拉曼光谱图结构分析
        3.3.3 XRD 测试分析
        3.3.4 透射扫描电镜分析
    3.4 电化学性能测试
        3.4.1 循环伏安测试
        3.4.2 交流阻抗测试
        3.4.3 恒电流充放电测试
        3.4.4 循环寿命测试
    3.5 小结
第四章 CO2活化 C-PNPEA-800℃的电化学性能研究
    4.1 引言
    4.2 CO2活化实验
    4.3 CO2活化碳材料的表征
        4.3.1 SEM 形貌分析
        4.3.2 红外-拉曼光谱图结构分析
        4.3.3 XRD 测试分析
        4.3.4 透射扫描电镜分析
    4.4 电化学性能测试
        4.4.1 循环伏安测试
        4.4.2 交流阻抗测试
        4.4.3 恒电流充放电测试分析
        4.4.4 循环寿命测试
    4.5 小结
第五章 KOH 活化 PNPEA 制备碳材料及其电性能研究
    5.1 引言
    5.2 KOH 活化 PNPEA 碳材料的制备
    5.3 KOH 活化 PNPEA 碳材料的表征
        5.3.1 扫描电镜形貌分析
        5.3.2 傅里叶红外-拉曼光谱图结构分析
        5.3.3 XRD 测试分析
    5.4 电化学测试
        5.4.1 循环伏安测试
        5.4.2 交流阻抗测试分析
        5.4.3 恒流充放电测试分析
        5.4.4 循环寿命测试分析
    5.5 小结
第六章 总结与展望
参考文献
致谢
攻读学位期间的科研成果



本文编号：3918937