本文以間苯二酚(R)、甲醛(F)、三聚氰胺(M)為前驅(qū)體,通過液相原位包覆的方法,實(shí)現(xiàn)了聚合物在碳納米管軸向的均勻包覆,并通過炭化和活化處理,制備出以碳納米管為核、高比表面積微孔炭為殼的一維全炭核殼結(jié)構(gòu)納米材料。通過對(duì)核殼結(jié)構(gòu)中殼壁孔隙、孔長及氮摻雜表面化學(xué)的調(diào)控,研究了材料結(jié)構(gòu)-性能的構(gòu)效關(guān)系,主要結(jié)論如下：1.將RF前驅(qū)體與碳納米管進(jìn)行原位聚合,然后通過不同的活化方法(C02活化、KOH活化),制備出具有核殼結(jié)構(gòu)的一維全炭納米材料,并考察了其在3MH2SO4體系中電化學(xué)雙電層電容行為。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,通過調(diào)節(jié)原位聚合時(shí)間以及RF/CNT的質(zhì)量比,可在20-215 nm范圍內(nèi)對(duì)殼層的厚度精確調(diào)控。采用KOH活化法可以制備出結(jié)構(gòu)完整的一維全炭納米核殼結(jié)構(gòu)材料,其比表面積可達(dá)1705m2*g,孔體積可達(dá)0.82 cm3/g。隨著RF包覆厚度的增加,微孔炭殼的比例及總比表面積隨之增加,因而比容量逐漸增加,最高達(dá)到237.0 F/g；該電極材料有很好的循環(huán)穩(wěn)定性,隨著厚度的增加,材料的容量保持率稍有降低,經(jīng)20000次循環(huán)后,容量保持率為99%%；但殼壁厚度的增加,孔徑長度不斷增加,離子擴(kuò)散速...

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
        1.1.1 超級(jí)電容器的概述
        1.1.2 液相吸附的概述
    1.2 多孔納米炭材料的制備
        1.2.1 酚醛樹脂基多孔納米材料前驅(qū)體
        1.2.2 活化法制備多孔碳材料
    1.3 氮摻雜多孔納米炭材料
        1.3.1 氮摻雜炭材料的基本性質(zhì)
        1.3.2 氮摻雜的炭材料的制備
    1.4 碳納米管基多孔納米炭材料聚合物制備方法
        1.4.1 原位聚合(in situ polymerization)
        1.4.2 熔融共混(melt blending)
        1.4.3 溶液混合(solution blending)
    1.5 碳納米管基多孔炭材料的應(yīng)用
        1.5.1 碳納米管基多孔炭材料在鋰電池上的應(yīng)用
        1.5.2 碳納米管基多孔炭材料在超級(jí)電容器上的應(yīng)用
        1.5.3 碳納米管基多孔炭材料在吸附方面的應(yīng)用
    1.6 選題目的、意義及主要工作
        1.6.1 研究目的及意義
        1.6.2 本文主要工作
第2章 實(shí)驗(yàn)原料及設(shè)備
    2.1 主要實(shí)驗(yàn)原料
    2.2 主要儀器設(shè)備
    2.3 材料分析表征
        2.3.1 掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.3.2 透射電子顯微鏡(TEM)
        2.3.3 熱失重分析儀(TG)
        2.3.4 比表面積和孔徑分布測(cè)試
        2.3.5 元素分析(EL)
        2.3.6 X射線光電子能譜(XPS)
        2.3.7 X射線衍射(XRD)
        2.3.8 紫外分管光度計(jì)
        2.3.9 碳納米管的含量
    2.4 電化學(xué)性能測(cè)試
        2.4.1 電極的制備
        2.4.2 超級(jí)電容器的組裝
        2.4.3 電容器性能測(cè)試
    2.5 水溶液中Cr⁶⁺的吸附
        2.5.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制
        2.5.2 Cr⁶⁺濃度的測(cè)量
第3章 碳納米管/多孔炭核殼結(jié)構(gòu)的可控制備及其在超級(jí)電容器上的應(yīng)用
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 碳納米管/多孔炭核殼結(jié)構(gòu)的制備
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 實(shí)驗(yàn)原理
        3.3.2 多孔炭材料的結(jié)構(gòu)特性
        3.3.3 CO₂活化樣品的制備
        3.3.4 KOH活化樣品的制備
        3.3.5 電化學(xué)測(cè)試
    3.4 本章小結(jié)
第4章 碳納米管/含氮多孔炭核殼結(jié)構(gòu)的可控制備及其在鉻離子的吸附和超級(jí)電容器上的應(yīng)用
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 碳納米管/含氮多孔炭核殼結(jié)構(gòu)的制備
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 工藝條件對(duì)炭化樣品的影響
        4.3.2 活化樣品的制備
        4.3.3 吸附性能研究
        4.3.4 電化學(xué)測(cè)試
    4.4 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論及展望
    5.1 主要結(jié)論
    5.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    5.3 工作展望
參考文獻(xiàn)
作者發(fā)表論文情況
致謝



本文編號(hào)：3795863