碳基超級電容器是一種通過在多孔電極表面吸附來自電解質(zhì)的離子來存儲電能的電化學裝置。長期以來,碳材料的比表面積和孔徑分布被認為是影響碳基超級電容器性能的主要因素。其中,微孔乃至超微孔的存在可以大大優(yōu)化材料的孔結(jié)構(gòu)特性,提升單位比表面積的電容。因此,有必要對微孔碳乃至超微孔碳進行系統(tǒng)的研究以豐富現(xiàn)有的研究成果。然而,迄今為止,超微孔納米碳材料的制備以及孔結(jié)構(gòu)調(diào)控策略仍然是極其有限的,對超微孔碳的電化學行為以及其與孔結(jié)構(gòu)關(guān)系的研究也因此受到限制�；诖�,我們提出采用互穿聚合物網(wǎng)絡炭化法制備孔徑可控的超微孔碳。本文主要針對超微孔碳材料的合成問題,提出采用互穿聚合物網(wǎng)絡炭化法制備孔徑可控的超微孔碳材料,測定了其比表面積、孔徑分布以及元素分布等參數(shù),并做為碳基超級電容器電極材料,研究了其孔結(jié)構(gòu)特征與電化學性能(比容量、倍率性能、循環(huán)穩(wěn)定性以及電化學阻抗等)之間的相互關(guān)系。并進一步證明了互穿聚合物炭化法在超微孔碳的制備和孔徑控制方面的優(yōu)勢。此外,通過調(diào)節(jié)聚合物網(wǎng)絡的相對含量,調(diào)控了超微孔碳的孔隙率,并著重分析了孔隙率的變化對孔結(jié)構(gòu)的其他參數(shù)的影響以及由此導致的電化學性能的變化,對這些實驗結(jié)果從聚合物...

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 超級電容器概述
        1.2.1 超級電容器簡介
        1.2.2 超級電容器的工作原理
            1.2.2.1 雙電層電容器
            1.2.2.2 法拉第準電容器
            1.2.2.3 混合電容器
        1.2.3 超級電容器的應用
    1.3 超級電容器電極材料的研究進展
        1.3.1 金屬氧化物電極材料
        1.3.2 導電聚合物電極材料
        1.3.3 多孔碳電極材料
    1.4 多孔碳材料的結(jié)構(gòu)與雙電層電容之間的關(guān)系
        1.4.1 比表面積
        1.4.2 孔徑分布
        1.4.3 表面有機官能團
    1.5 多孔碳材料的制備方法
        1.5.1 活化法
        1.5.2 模板法
        1.5.3 聚合物共混物炭化法
    1.6 互穿聚合物網(wǎng)絡炭化制備多孔碳
    1.7 本課題選題依據(jù)及主要研究內(nèi)容
        1.7.1 本課題選題依據(jù)及研究目標
        1.7.2 本課題研究內(nèi)容
        1.7.3 解決的關(guān)鍵性問題
        1.7.4 課題的創(chuàng)新性
        1.7.5 技術(shù)路線和實驗方案
第2章 實驗、表征及測試計算
    2.1 實驗部分
        2.1.1 主要實驗試劑及材料
        2.1.2 主要實驗設備
    2.2 表征部分
    2.3 測試計算
        2.3.1 電極的制備
        2.3.2 電化學測試手段
        2.3.3 三電極體系單電極系統(tǒng)的構(gòu)筑
        2.3.4 兩電極體系對稱型電容器的構(gòu)筑
        2.3.5 動力學過程分析
第3章 基于MF/PAAS IPNs制備孔徑可控的超微孔碳及其電化學性能的研究
    3.1 引言
    3.2 實驗方案及流程圖
        3.2.1 實驗方案
            3.2.1.1 MF樹脂的制備及炭化過程
            3.2.1.2 MF/PAAS共混物的制備及炭化過程
            3.2.1.3 MF/ PAAS IPNs的制備及炭化過程
        3.2.2 實驗流程圖
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 UMC-IPNs、PC-MFB以及PC-MF的形貌及結(jié)構(gòu)對比
        3.3.2 UMC-IPNs、PC-MFB以及PC-MF的結(jié)構(gòu)與電化學性能之間的關(guān)系以及UMC-IPNs的動力學過程分析
        3.3.3 UMC-IPNs//UMC-IPNs對稱型器件的電化學性能研究
    3.4 本章小結(jié)
第4章 基于AF/PAAS IPNs制備孔隙率可調(diào)的超微孔碳及其電化學性能的研究
    4.1 引言
    4.2 實驗方案及流程圖
        4.2.1 實驗方案
            4.2.1.1 AF樹脂的制備及炭化過程
            4.2.1.2 AF/PAAS共混物的制備及炭化過程
            4.2.1.3 AF/PAAS IPN的制備及炭化過程
        4.2.2 實驗流程圖
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 C-AF、C-AFB以及C-IPN的形貌及結(jié)構(gòu)表征
        4.3.2 C-AF、C-AFB以及C-IPN的結(jié)構(gòu)與電化學性能的關(guān)系
        4.3.3 C-IPNx的孔隙率的調(diào)控及其與電化學性能之間的關(guān)系研究
        4.3.4 C-IPN3//C-IPN3 對稱型器件的電化學性能研究
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
    結(jié)論
    展望
參考文獻
致謝
附錄A 攻讀學位期間所發(fā)表的學術(shù)論文



本文編號：3775623