以生物质为源的多孔碳及其复合物的制备以及其电化学性能的研究

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1、分类号：０６１学校代码：１０６９７密级：公开学号：２０１２２０６７２適＃ｎｖｅＮｏｒｔｈｗｅｓｔＵｉｒｓｉｔｙ義硕士学位ｉ２文＿＇ＳＤＭＡＳＴＥＲＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮｉ以生物质为源的多孔碳及其复合物的制备以及其电化学性能的研究？学科名称：材料化学作者：王梦姣指导老师：郭晓辉教授西北大学学位评定委员会二〇一五年西北大学学位论文知识产权声明书西北大学学位论文知识产权声明书本人完全了解西北大学关于收集、保存、使用学位论文的规定

2、。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。本人授权西北大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所等机构将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》或其它相关数据库。保密论文待解密后适用本声明。学位论文作者签名：沒指导教师签名：；＾１５年丨又＜月日；年月日６西北大学学位论文独创性声明本人声明：所呈交的学位论文是

3、本人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研宄成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，本论文不包含其他人已经发表或撰写过的研宄成果，也不包含为获得西北大一学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：王ｆ校丨？年（ａ月日摘要一般情况下它们的比电容较高超级电容器也叫做电化学电容器，由于、循环稳定性好、工作原理比较容易还有功率密度也比较高等特点而渐渐成为人们关注的热点，同

4、时，它也与二次电池联用而广泛的被科研人员探索。由于极大多数具有高比表面积的多孔碳的电化学性能都非常卓越优良，而且其成本也相对较低，多孔碳材料己渐渐成为科学家们使用最广泛的一种电极材料。而使用过渡金属氧化物与碳材料复合作为电极材料时，会进一步提升其比电容。由于生物质种类众多，含量非常丰富并且成本低廉，属于可再生资源，可以对其进行循环利用和开发。同时，生物质是自然界存在的可再生的碳载体，人们在将其转化为新式的炭材料方向做了很多工作，所以说生物质在制备碳材料方面拥有广阔的发展空间

5、。最近，多孔碳材料的制备很多都是使用生物质为原材料，这渐渐变一个热门的研究课题，利用生物质作为原料，不仅可以节约成本成了，而且可以减削由大量废弃生物质焚烧给环境带来的污染问题。生物质的种类多种多样，而壳聚糖是自然界含量除了纤维素以外含量最高的多糖一。除了壳聚糖以外，莲蓬壳也是种重要的生物质，莲蓬壳除了少部分入药以外，大部分被丢弃成为垃圾或作为低热值燃料，造成了巨大的能源浪费。本文的工作是选用水溶性的壳聚糖以及莲蓬壳分别为碳源，通过碳化最后得到了多孔碳基电容器电极材料，实验内容主

6、要为：一１采用直接水热碳化水溶性壳聚糖得到片状碳材料的中间体，并进步对得到的产（）物进行高温碳化，得到片状多孔碳材料：８０（。结果表明通过在ｒｃ下碳化后得到的多孔碳材料的比电容为１６６Ｆ／ｇ，在２０００次循环后其比容量约为之前的９８％。２一（）采用水热发通过原位复合得到了碳／Ｆｅ３０４复合物，并进步对得到的产物进行＿ｉ。高温碳化，得到了碳与过渡金属氧化物的复合材料结果表明，在０．０５Ａｇ的电流密＿．ｉｉ度下，多孔碳／Ｆｅ０的比电容可达到２９９Ｆ，当电流密度增大为２Ａ，比电

7、容下３４ｇｇ后降了２０．７％。多孔碳／Ｆｅ３０４具有良好的充放电循环稳定性，在循环２０００次后它的比容量仍保持之前的８４％。（３）以莲蓬壳为原料，ＫＯＨ为活化剂，釆用碳化活化两步方法来制备以生物质为源的碳材料。此外，我们还探讨了加入ＫＯＨ的量和活化温度对产物的比表面积和比容量的影响。我们发现：当活化剂与莲蓬壳的质量比为４：１时，样品的比表面积达到最大（２９６１＿＿ｉｉｍ，０。Ｙ）．５Ａｇ电流密度下的比容量可达３４５Ｆｇ另外，我们在工作中还研究了不同活化温度和不同活化剂用

8、量对产物以及其电化学性能的影响。ｉ。关键字：超级电容器，电极材料，多孔碳，水溶性壳聚糖，电化学性能ｉｉＡｂｓｔｒａｃｔＳｕｐｅｒｃａａｃｉｔｏｒｓａｌｓｏｋｎｏｗｎａｓｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｃａａｃｉｔｏｒｓｂｅｃａｕｓｅｏｆｉｔｓｓｅｃｉｆｉｃｐ，ｐ，ｐｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ，ｌｏｎｇｃｙｃｌｅｌｉｆｅ，ｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｉｓｓｉｍｐｌｅａｎｄｈｉｇｈｐｏｗｅｒｄｅｎｓ