以大連地區(qū)采集的新鮮蒲公英冠毛為碳源,通過清洗、活化、炭化過程制備了新穎的相互連通的三維分級多孔結(jié)構(gòu)活性炭。采用熱重分析儀、X射線衍射(XRD)儀、掃描電子顯微鏡(SEM)、拉曼光譜儀和電化學(xué)工作站對其物理性質(zhì)、微觀結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能進行了表征,研究了活化溫度和活化劑配比對炭電極電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,活化溫度為800℃、活化劑配比為2∶1的炭電極性能最優(yōu),5 A/g電流密度下電極的比電容為163 F/g,循環(huán)10 000次電容無衰減,表現(xiàn)出極佳的穩(wěn)定性。這可歸因于其獨特的三維互通的多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)有利于電解液進入活性炭的內(nèi)部空間,從而最大程度地增大了材料與電解液的接觸面積,增大了雙電層儲存電荷密度,進而提升了活性炭的電化學(xué)性能。

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【部分圖文】：

圖1 蒲公英冠毛的熱重分析圖

圖1為蒲公英冠毛的熱重分析圖(TG),由TG曲線可知炭前驅(qū)體在高溫環(huán)境下的失重過程主要分為三個階段。第一階段在100～200℃,樣品的質(zhì)量變化較為緩慢,此段主要是冠毛的物理脫水過程;第二階段在200～600℃,失重速率先加快后降低,此段為生物質(zhì)的蛋白質(zhì)、多糖等有機物的化學(xué)鍵在....

圖2 蒲公英活性炭的XRD譜

圖2為三種不同溫度下焙燒的蒲公英基活性炭的XRD譜,三種材料在2θ=23～26°之間存在一個較明顯的衍射峰,在2θ=44°左右出現(xiàn)一個較平緩的峰,它們分別是活性炭的亂層類石墨結(jié)構(gòu)中微晶(002)晶面和(100)晶面的特征衍射峰,與石墨的標(biāo)準(zhǔn)PDF卡片(656212)的衍射數(shù)據(jù)相吻....

圖3 蒲公英活性炭的(a)氮吸附/脫附等溫線和(b)孔徑分布圖

進一步研究活性炭材料的孔結(jié)構(gòu)特性。圖3a是樣品的氮吸附/脫附等溫線,可以看出,所有樣品的吸附/脫附等溫線均為第Ⅳ型吸附等溫線。樣品等溫線的吸附分支曲線和脫附分支曲線均不一致,導(dǎo)致中間段出現(xiàn)了H3類型的回滯環(huán)等溫線,在0.9～1.0的高相對壓力下都未出現(xiàn)明顯的飽和吸附平臺,證明其存....

圖4 蒲公英活性炭的拉曼光譜圖

對三種焙燒溫度下的活性炭進行拉曼光譜分析,結(jié)果如圖4所示。從圖4中可以觀察到所有樣品在1350cm-1處和1580cm-1處均出現(xiàn)兩個尖銳的峰,它們分別對應(yīng)碳的D帶和G帶。D帶(1350cm-1)的出現(xiàn)通常與樣品中無定形碳結(jié)構(gòu)的存在有關(guān),其峰值越大說明材料缺陷數(shù)量越多....

本文編號：4047386