一、由沥青制备炭基凝胶的研究(论文文献综述)
王宇仙[1](2021)在《沥青基炭催化剂的制备及其对煤热解焦油催化改质的研究》文中进行了进一步梳理煤热解气态焦油催化改质是改善焦油品质、提高轻质芳烃产率的有效途径。炭基催化剂原料来源广泛、成本低、且可以通过制备条件对其孔结构进行改性、负载金属也可以进一步提高其催化活性,因此炭基催化剂被广泛运用于焦油催化裂解。本研究以焦油中占比最大的重质组分沥青为原料,构建炭基催化剂。采用交联法和活化法对中温煤沥青改性制备多孔树脂催化剂(RC),对于高温煤沥青则采用浓硫酸和浓硝酸混合的混酸氧化法加以改性(OCTP),分别考察了活化理温度对两种炭基催化剂孔结构的影响规律,进而分析了孔结构和催化活性间的关联性;在优选活化温度的基础上,将不同浓度的Ni(C2H3O2)2·4H2O溶液浸渍到催化剂上,探究Ni的负载量对催化剂结构和性能的影响;另外,高温煤沥青氧化后表面丰富的含氧官能团为Ni的交换提供了活性位点,高温煅烧后表面的含氧基团会大大降低,所以在炭化和活化前进行Ni的负载,分析了负载顺序对Ni/OCTP催化性能的影响。研究结果表明:(1)不同交联剂对RC的催化煤热解焦油热解形成BTEXN的影响较小,催化产物中BTEXN的生成量与原煤相比增加量较少,但RC(PXG)和RC(TPAL)均能减少酚类化合物以及带烷基侧链芳烃的生成量。(2)活化温度越高,沥青基催化剂的比表面积越大,孔隙结构越发达。活化温度为850 ℃时,催化剂达到最好的催化效果。RC850催化后产物中BTEXN的产量是原煤的1.5倍,OCTP850催化产物中BTEXN的总量为原煤的1.8倍。(3)金属Ni的负载量会对RC850的孔结构产生较大的影响,Ni的加入会降低RC850的比表面积和孔数量;高温使得Ni微晶发生团聚,Ni在RC850表面的分散度降低,Ni微晶尺寸显着增加,使得高负载量Ni/RC催化剂性能较差;且负载金属后催化剂酸性变弱,酸量减少,负载金属对Ni/RC催化活性的改善贡献较小。最大限度发挥Ni/RC的催化活性需要实现Ni的负载量和孔结构之间的平衡。(4)Ni的加入顺序对Ni/OCTP的催化性能影响较大,在炭化和活化前负载Ni,因高温煤沥青氧化后表面丰富的含氧官能团为Ni的交换提供了活性位点,且与OCTP850相比,比表面积明显增加,有利于反应物在催化剂孔道中的传质扩散以及与活性位点的接触,所以催化活性要明显高于炭化活化后对Ni进行负载的样品,促进了轻质芳烃的生成;与原煤相比,经Ni5%/OCTP作用后热解产物中BTEXN的总量增加至原煤的2.2倍,显着的促进了酚类化合物的裂解,苯酚和三甲基酚的裂解率分别为64%和67%。(5)催化剂可将稠环芳烃、酚类物质裂解为轻质芳烃,也可促进带侧链芳香烃烷基侧链的断裂,脂肪族化合物可为该过程提供氢组分,实现煤热解焦油各组分之间的转化,从而提高轻质芳烃的产量。
杜家豪[2](2021)在《氡高选择性吸附富集竹炭的制备与应用基础研究》文中进行了进一步梳理国防军工、民用地下设施等密闭环境空气中放射性气溶胶控制与治理研究需求迫切。其中氡等放射性气溶胶净化分离材料的筛选与制备一直是国内外相关研究的重要领域之一。目前活性炭常作为氡吸附富集材料。然而,由于活性炭对氡具有实际吸附富集作用的微孔率较低(<2 nm),其饱和吸附能力有限。本论文以生长快速的毛竹为原料制备了竹炭基吸附富集材料,并通过化学活化法制备了活性竹炭基高选择性吸附富集材料,对氡进行吸附富集处理验证。主要研究结果如下:(1)碘吸附值常作为衡量活性炭吸附性能的指标,8年生毛竹经过900℃炭化制备的竹炭基吸附富集材料碘吸附值最高,达到436.64 mg/g;竹不同部位制备的节间炭基吸附富集材料和竹节炭基吸附富集材料的吸附性能相当,碘吸附值分别为436.64mg/g、446.79 mg/g。扫描电镜、比表面积、XRD等分析结果表明随着炭化温度的升高,竹炭基吸附富集材料的石墨微晶尺寸和数目增加;比表面积随着炭化温度的升高呈先增加后下降的趋势,900℃炭化制备的竹炭基吸附富集材料比表面积最大,为95.9m3/g。炭化温度较低时,竹炭基吸附富集材料初步形成致密的孔结构,平均孔径较小。随着炭化温度的升高,竹炭基吸附富集材料孔结构逐渐扩大,甚至坍塌。氡吸附实验中,600℃炭化制备的竹炭基吸附富集材料氡吸附量最高,为6.03 Bq/g。(2)选择炭化温度600℃的竹炭基材料为原料、活化剂为KOH、碱炭比4:1、活化温度900℃、活化时间2 h制备的活性竹炭基高选择性吸附富集材料比表面积最大,为794.57 m2/g,氡吸附量达到48.78 Bq/g。经过KOH活化后使用活化剂进行二次活化会进一步起到扩孔作用,活性竹炭基高选择性吸附富集材料比表面积最大为1129.17 m2/g,氡吸附量为100.87 Bq/g。研究发现,比表面积大、微孔丰富、平均孔径小的活性竹炭基高选择性吸附富集材料在氡富集上更有优势。活性竹炭基高选择性吸附富集材料的比表面积和氡吸附量之间的关系符合方程(?)(R2=0.958);平均孔径和氡吸附量之间的关系符合方程γ=19.26+57021.98·0.09445χ(R2=0.917);微孔率和氡吸附量之间的关系符合方程γ=20.46+0.017·e0.123·χ(R2=0.917)。(3)吸附材料对氡的吸附富集受到多种环境因素的影响。氡吸附4h后逐渐趋于稳定,竹炭基吸附富集材料平衡氡吸附量为2.01 Bq/g,活性竹炭基高选择性吸附富集材料平衡氡吸附量为59.13 Bq/g,椰壳活性炭材料平衡氡吸附量为30.37 Bq/g。动力学模型拟合发现,吸附过程符合准一级动力学模型(R2=0.985),是物理吸附。随着氡浓度的升高竹炭基吸附富集材料、椰壳活性炭材料、活性竹炭基高选择性吸附富集材料氡吸附量均呈增加趋势,经过等温吸附模型拟合发现,其吸附行为符合Freundlich模型(R2=0.994),发生了多层吸附行为。对竹炭基吸附富集材料、活性竹炭基高选择性吸附富集材料、椰壳活性炭材料成型处理发现,由于粘合剂对空隙的堵塞导致竹炭基吸附富集材料、活性竹炭基高选择性吸附富集材料、椰壳活性炭材料氡吸附量分别从2.01 Bq/g、59.13 Bq/g、30.37 Bq/g降为1.83 Bq/g、56.43 Bq/g、27.74 Bq/g。后续50次循环试验表明,竹炭基吸附富集材料、活性竹炭基高选择性吸附富集材料、椰壳活性炭材料氡吸附量分别从2.01 Bq/g、59.13 Bq/g、30.37 Bq/g降到1.39 Bq/g、49.79 Bq/g、24.36 Bq/g;成型竹炭基吸附富集材料、成型活性竹炭基高选择性吸附富集材料、成型椰壳活性炭材料氡吸附量分别从1.83 Bq/g、56.43 Bq/g、27.74 Bq/g降到1.38 Bq/g、48.47 Bq/g、22.67 Bq/g。
王海洋[3](2020)在《煤沥青基功能炭材料的微观结构调控与电容性能研究》文中研究表明超级电容器具有充放电速率快、功率密度高和绿色安全等突出优点,在新能源汽车及工业节能减排等领域显示出巨大应用前景。电极材料是电荷存储和电子传输载体,是决定电容器性能的关键因素之一。多孔炭材料具有来源广泛、成本低廉、比表面积高和孔道结构可调等优点,是商业化最早也是应用最广泛的电极材料,但受限于储能机理,存在能量密度偏低问题,限制了超级电容器的大规模应用。如何通过比表面积调控、孔道结构设计和功能组分有效掺杂,在保持高功率密度的同时提高能量密度是当前该领域研究的关键科学问题。煤沥青是一种复杂的有机芳烃大分子物质,有较高碳含量和特殊石墨微晶单元,是重要的炭材料前驱体,但高芳香性和高缩合度分子结构所引起的强π-π相互作用是阻碍煤沥青基高性能炭材料设计合成的瓶颈问题。本文通过煤沥青分子结构设计,经金属及杂原子等电活性组分修饰,成功制备了不同微观结构和表面形貌特征的多孔炭及炭复合材料,系统研究了炭及炭复合电极材料的比表面积、孔径分布以及功能组分掺杂对电化学性能的影响,为构筑高能量密度、高功率密度超级电容器提供了新的思路和方法。具体内容如下:(1)采用Friedel-Crafts酰基化和Baeyer-Villiger氧化反应,成功制备三维交联羰基沥青和具有两亲性能羧基沥青。分子结构改变降低炭化时芳烃间π-π堆积,有效调控炭材料微/介孔结构,缩短电解液离子的传输路径,提升超级电容器电极材料的比容量和倍率性能。羰基沥青直接炭化后,比表面积为1394.6m2g-1,孔容为1.54cm3g-1,介孔比例为73.4%,电流密度为1Ag-1时,比容量为317Fg-1;两亲性羧基沥青,经KOH活化后,比表面积为2098.2m2g-1,孔容为1.63cm3g-1,介孔比例为80.1%,电流密度为1Ag-1时,比容量为320Fg-1。与原煤沥青炭材料比,经羰基和羧基功能化后炭材料比电容值分别提高了162%和164%。(2)利用两亲性羧基沥青与丙烯酸、丙烯酰胺分子间价键作用,通过原位聚合反应,成功制备羧基沥青功能凝胶。通过凝胶炭化法,借助聚丙烯酸与聚丙烯酰胺不同裂解机理,得到两种不同比表面积和孔道结构炭材料。羧基沥青/聚丙烯酸凝胶炭材料和羧基沥青/聚丙烯酰胺凝胶炭材料的比表面积分别为1294.6m2g-1和1210.1m2g-1,孔容分别为1.34cm3g-1和1.32cm3g-1。在1Ag-1电流密度下,两种炭材料的比容量分别为316Fg-1和306Fg-1,当电流密度增加到10Ag-1时,比容量分别为279Fg-1和273Fg-1,容量保持率分别为88.3%和73%。与C-CCP相比,比电容值分别提高了54%和49%。(3)采用原位聚合法制备Mn2+/CCP掺杂聚丙烯酰胺功能凝胶,借助分子间价键作用,CCP与Mn2+精细分散在凝胶体系中,利用PAAm热分解特性成功制备具有多孔结构氧化锰掺杂炭复合材料。在0.25Ag-1的电流密度下,炭复合电极材料的比电容为483.7Fg-1,在2Ag-1的电流密度下循环3000次后,其电容保持率为97.9%。炭复合材料优异电化学性能归功于氧化锰纳米颗粒与多孔炭的协同作用,有效避免金属氧化物的聚集,提高炭复合电极材料的导电性和循环稳定性。(4)利用羧基与氮原子配位作用,将氮引入到炭骨架中,经高温炭化制备氮掺杂炭复合材料。羧基沥青/聚苯胺炭化后氮含量为4.99%,氮的化学键合态以石墨氮(N-Q)和吡啶氮(N-6)为主,占比为72.9%;羧基沥青/聚吡咯炭化后中氮含量为3.13%,氮的化学键合态以吡啶氮(N-6)和吡咯氮(N-5)为主,占比为81.8%。氮原子的引入,显着提升炭复合材料的电化学性能。在1Ag-1电流密度下,羧基沥青/聚苯胺炭材料和羧基沥青/聚吡咯炭材料的比容量分别为371.6Fg-1和287.2Fg-1,当电流密度增加到10 Ag-1时,比容量分别为269Fg-1和206Fg-1,容量保持率分别为72.4%和71.7%。
付春芳[4](2020)在《淀粉基泡沫炭材料的制备及其应用探索研究》文中研究指明泡沫炭(CF),是一种泡沫状多孔炭质材料。它具有密度小、强度高、耐热、防腐、易加工、导电/热性能可调等特点,在化工、航空航天、电子等诸多技术领域都具有应用潜能。目前泡沫炭的制备多以不可再生的沥青或合成树脂为主。以生物质原料制备泡沫炭具有环境友好、可再生的特点,是当前泡沫炭研究的一大趋势。本论文以典型的葡聚糖生物质——淀粉为原料制备泡沫炭,从多角度、多尺度研究并揭示了淀粉向泡沫炭转变的机理,获得了结构可调控的泡沫炭,并探索了该材料在相变储能领域的潜在应用。本论文研究不仅有利于拓宽泡沫炭材料的原料范围,还为以其他葡聚糖类生物质制备泡沫炭提供了灵感,对生物质基泡沫炭的功能化和高附加值利用具有重要意义。本研究的第一部分以淀粉为原料制备了具有层状多孔结构的泡沫炭。探讨了水分、混酸、压力、排气方向、热传递方向等因素对泡沫炭制备的影响。通过对反应中间产物及产物进行多角度、跨尺度的表征和分析,揭示了淀粉向泡沫炭转变的机理。结果表明,葡聚糖中普遍存在的氢键不是影响泡沫炭制备的主要因素。由葡聚糖制备泡沫炭时不仅要考虑原料的分子结构,还要考虑原料的分子构象。而原料分子构象的影响在有关泡沫炭形成机理的已有研究中鲜有报道。原料的结构和构象除了会影响分子在受热状态下的蠕动,由它们所导致的空间位阻效应还可能影响各种化学反应的活性和反应顺序。这使得不同的淀粉原料在发泡和炭化的过程中具有不同的热分解进程,进而导致炭产物的差异。本研究的第二部分以泡沫炭为骨架、以聚吡咯(PPy)作为导热和导电介质、以无机-有机复合相变材料(PCM)作为储能和电阻调节介质,制备出具有储能和温度传感双重功能的新型泡沫炭复合材料(CF-TES)。所得CF-TES复合材料的温度变化和相变过程可通过电信号得到实时反映。通过对所得复合材料进行配方优化,在保证相对良好传感功能的前提下,获得了熔融焓分别为81.9 J/g、113.29 J/g和124.44 J/g的复合物样品:CF-PPy-PCM-1000-1、CF-PPy-PCM-8000-0和CF-PPy-PCM-20000-0。SEM表征显示负载相变材料后,相变材料附着在CF-PPy骨架的孔泡壁上。尽管从PCM的填充情况看,还有进一步提升其负载量的空间,但这种非全面填充的状态也在一定程度上保证了复合材料在储热过程中不会出现相变材料的渗出泄露的问题。综上所述,本论文从多尺度、多角度研究了淀粉向泡沫炭转变的机理,并利用所得泡沫炭材料制备了复合材料,论述了这些材料在热能存储领域的应用潜能。本论文研究成果对以可再生资源制备泡沫炭、并实现其高附加值利用具有启示作用。
孟晓[5](2019)在《磺化沥青基多孔炭的制备及其在双电层电容器中的应用》文中研究指明超级电容器因其兼具电池高能量密度和传统电容器高功率密度两方面的优势,近年来被广泛研究。而电极材料决定了对超级电容器的主要性能,对于电极材料的设计来说,电子导电率和离子导电率是两个重点考量的因素。其中高的电子导电率使得电子能够快速地迁移到材料内部的微孔表面从而建立双电层进行储能;而高的离子导电率不仅能使电解质离子在电极材料内部快速通畅地传输,还能增加内部微孔表面积的利用率。已有的研究已经证实,碳基电容器电极材料可通过增加内部碳微观结构有序度实现高的电子导电率;同时,离子电导率则可以通过设计层次多孔结构来提高。本文通过以上两种方式来分别提升材料的电子导电率和离子导电率,进而探究哪个因素对电容器性能的提升更显着,本文进行了以下工作:(1)为了提高材料电子导电率,我们以磺化沥青(Sulfonated pitch,SP)为前驱体,十六烷基三甲基溴化铵(Hexadecyl trimethyl ammonium Bromide,CTAB)为结构导向剂诱导磺化沥青片层在水溶液中进行组装,在构成球形宏观结构的同时完成内部微观结构的适度取向,然后经过KOH活化形成适度取向的球形多孔炭(CNS3)。内部微观结构有序度的提高使材料具有较高的导电率(62.5 S/m)和优异的电化学性能。在导电剂零添加的情况下,CNS3基超级电容器在有机系电解液中最大比电容能达到176 F/g(电流密度为0.05 A/g),当采用大电流20 A/g时,比容量仍可达到最大电容值的88.1%,且10 A/g电流密度下循环10,000圈容量保持率为86.1%。说明CTAB诱导适度取向得到的多孔炭能提高材料的电子电导率,并促使电化学性能的进一步提升。(2)为了提高离子导电性,本文以磺化沥青为前驱体,聚二烯丙基二甲基氯化铵(Poly dimethyl diallyl ammonium chloride,PDDA)为软模板,并辅以KOH活化,制备了奶酪状的层次多孔炭。该材料同时具有大孔、介孔和微孔,其中大孔和介孔的存在使电解质离子在电极材料内部传输路径变短、迁移路径更通畅,这对取得好的倍率性能很有帮助。将该材料用于超级电容器的组装,在有机系电解液中最大比电容为166.7 F/g(电流密度为0.05 A/g),当采用10 A/g时比容量能达到最大比电容的84.3%。同时电容器具有良好的稳定性,5 A/g下循环10,000圈容量保持率高达94%,其性能远高于直接活化磺化沥青形成的微孔主导的块状活性炭,表明层次多孔结构的构建能有效提高电极材料的电化学性能。通过对上述两种材料电化学储能特性比较可以发现,相比于离子电导,电子导电率的提升对电容器性能的提高具有更为明显的作用。
郭惠妍[6](2017)在《Nafion修饰炭基固体酸的制备及其催化四氢呋喃聚合性能》文中研究说明聚四氢呋喃是含两个羟基官能团的聚醚二醇,经催化四氢呋喃单体聚合而成,分子呈线性结构。平均分子量约2000的聚四氢呋喃主要用于合成氨纶的重要原料。聚四氢呋喃工业化生产工艺,常采用发烟硫酸、乙酸酐-高氯酸或氟磺酸作引发剂促使四氢呋喃发生聚合,但此类工艺存在腐蚀设备和后处理复杂等严重的后续处理问题。为了克服均相催化的缺限,研究者开始对聚合四氢呋喃的催化剂材料进行深入探讨。本文通过制备Nafion修饰炭基固体酸并进行表征,研究其对四氢呋喃聚合的催化性能,揭示所制固体酸催化剂结构、织构及酸碱性等对材料催化四氢呋喃聚合的影响规律。本论文主要从以下两个方面开展工作:(1)Nafion修饰葡萄糖炭基固体酸的制备及其催化THF聚合;(2)甲壳质掺杂Nafion-炭基固体酸的制备及其催化THF聚合。围绕以上两方面,我们首先研究Nafion修饰葡萄糖炭基固体酸制备及催化THF聚合。探讨不同Nafion含量,不同焙烧温度对催化四氢呋喃聚合的影响。然后引入甲壳质通过水热合成法、模板法、浸渍法制备甲壳质掺杂Nafion-炭基固体酸催化剂并探讨其对THF聚合的催化作用。对所制的催化剂进行表征:经过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)以及酸滴定法等得出结论,Nafion修饰葡萄糖炭基固体酸催化剂中具有磺酸基(-SO3H)且属于无定形炭类型。当Nafion溶液负载量增大时,酸量增加,聚四氢呋喃的收率增高趋于平衡,相对分子量降低。而且温度的升高也引起了酸量的减小,聚四氢呋喃收率增多而分子量下降。葡萄糖/壳粉用量的比例增多,聚四氢呋喃的收率增加,分子量增加。但前提是壳粉用量不大于葡萄糖用量。且加入壳粉比未加壳粉的催化剂对四氢呋喃聚合反应具有更好的催化活性,聚合物的收率更高。得到结论甲壳质是调节Nafion修饰葡萄糖炭基固体酸酸性的重要方法。
袁运才[7](2015)在《ACM基活化炭气凝胶的制备及其在双电层电容器中的应用》文中研究表明随着化石类能源的日益耗竭以及环境污染问题的日渐突显,绿色清洁能源受到社会越来越多的关注和重视,而作为新型储能元件的双电层电容器近年的发展尤其迅速。炭气凝胶是一类极具潜力和应用前景的双电层电容器用多孔炭电极材料。采用两亲性炭材料(ACM)制备炭气凝胶,具有原料成本低廉,过程简单易行、环境友好等优点,符合绿色化工的理念,具有一定的科研价值与应用前景。本文以混酸氧化中温煤沥青制备的两亲性炭材料(ACM)为原料,通过对ACM溶解过程和溶剂置换过程中溶剂的调控,制备出了不同形貌的有机气凝胶,并对凝胶的结构和形成机理作了初步分析。以丙酮置换法得到有机气凝胶OAs-1,经炭化稳定化后,分别采用KOH活化法和ZnCl2活化法调节孔道结构,制备活化炭气凝胶。系统研究了活化条件对活化炭气凝胶的形貌、收率、比表面积和孔道参数的影响,并考察了其作为双电层电容器电极材料的电化学行为。研究表明,采用KOH活化制备的活化炭气凝胶PCAs具有非常高的比表面积,活化收率为20%左右,低碱炭比活化时能够较好保持炭气凝胶的骨架结构。碱炭比为1.5时,PCAs-1.5比表面积高达2598.2 m2/g,小中孔主要分布在25 nm。在30%KOH为电解液的双电层电容器体系中,PCAs-1.5在0.05 A/g电流密度下的比容量高达283 F/g,40 A/g时的比容量仍然高达221.3 F/g,在5000次循环测试后的容量衰减仅为5.73%(电流密度为1 A/g条件下),表现出优异的倍率性能和循环性能。ZnCl2作为活化剂时,得到的ACAs样品较好的继承了炭气凝胶的三维骨架形貌,并且具有高于80%的活化收率。ZnCl2制备的多孔炭以微孔为主,中孔主要分布在23 nm。实验得到的最优活化条件为:活化温度是500℃、ZnCl2/CAs的质量比是3:1。在此条件下制备的ACAs-500-3-2样品比表面积为1306.8 m2/g。在水系电容器中,样品ACAs-500-3-2在电流密度为50 mA/g时的比容量高达255.2 F/g,40 A/g时比容量仍然有216.8 F/g,容量保持率为82.4%,体现出良好的大倍率性能。
张翠[8](2013)在《水溶性沥青基多孔炭的制备及其在双电层电容器中的应用》文中认为水溶性沥青具有水溶性、富官能团性、热固性等特点,以其作为前驱体制备活性炭及炭气凝胶的过程中可以避免有机溶剂的使用,省去氧化稳定化过程,具有经济、节能、环保等特点。本文选取煤焦油沥青为原料,通过混酸氧化的方法制备得到了水溶性沥青。考察了以KOH活化和H3PO4活化两种方法制备水溶性沥青基活性炭。提出以溶剂置换方法制备水溶性沥青基炭气凝胶并对其形态结构、形成机理及其在电极材料方面的应用进行了研究。采用预炭化处理、KOH活化的方法制备得到水溶性沥青基活性炭,对活性炭的孔道结构和电化学性能进行研究。结果表明,KOH活化制备得到的活性炭是高比表面积的中孔炭,通过预炭化处理可以控制前驱体表面官能团的数量和微晶尺寸,从而影响活性炭的孔道结构及其电化学性能;H3PO4活化方法制备活性炭的最优化条件为:浸渍比4,活化温度600℃,活化时间2h。在此条件下制备得到的中孔炭比表面积高达1840m2g-1,具有良好的吸附性能和电化学性能。与KOH活化相比,H3PO4活化方法的活化收率明显提高。以水溶性沥青为原料,采用溶剂置换的方法,在碱性溶液的pH值12.5和CPA溶液浓度30mg mL-1条件下制备得到有机气凝胶,继续炭化和活化之后得到炭气凝胶。实验结果表明,炭气凝胶由粒径40~60nm的球形颗粒相互堆积、连接而成,形成了微孔、中孔和大孔构建的三维网络结构,该结构可通过调节炭化和活化工艺进行调整。气凝胶样品作为水系电容器和有机系电容器的电极材料具有优异的电化学性能。水系电容器中,在电流密度40A g-1下,炭气凝胶样品ACA500-0.5的质量比电容为179.2F g-1,相比于1A g-1下容量保持率为83.2%,具有很好的大电流性能。
张文峰[9](2012)在《针状中孔结构炭基材料的制备及其超电容性能研究》文中提出电极材料是制约超级电容器性能提高的关键,要获得高功率性能,电解液离子在电极材料中的扩散阻力必须要小。多孔炭作为目前最具实用价值的炭电极材料,如何获得最优的电化学性能,依然是研究者们面临的一个巨大挑战。本论文旨在设计、制备具有针状中孔结构且电导率高的多孔炭,以这种笔直的中孔作为离子传输的通道,离子扩散阻力小,多孔炭可以获得优异的倍率性能,并通过与金属氧化物的复合,构建高比能量、高比功率的超级电容器体系。以自制的针状纳米Mg(OH)2/MgO(Mg(OH)2热解后的产物)为模板剂,采用不同的碳前驱体制备了多孔炭,通过氮气吸附、X-射线衍射、透射电镜、循环伏安及恒流充放电等测试方法对材料的结构与性能进行了表征,研究了材料制备工艺对孔结构、形貌等特性的影响,探索了结构特性与电容性能的关系。首先以可溶性淀粉为碳前驱体,制备了以中孔为主的多孔炭,总孔容可达3.5cm3g-1,其中中孔孔容占80%以上,中孔炭的结构与性能受炭化工艺影响较大,其比容量较高,倍率性能优异。中孔炭的表面积比容量与其孔径呈对数关系,在约5-12nm的范围内增加较快,随着材料孔径继续增大,其比容量逐渐接近恒定值。发现针状模板剂的存在导致多孔炭中出现局域的类石墨结构,并提出其模板导向形成机制。为了获得更高的比容量,分别采用间苯二酚/甲醛有机凝胶和易石墨化的煤焦油沥青为碳前驱体,制备了微孔丰富、中孔发达的多孔炭。针状模板的存在促使基元炭颗粒内部形成大量微孔,使多孔炭比表面积很高,这些微孔与模板脱除后留下的针状中孔形成类仙人柱形貌的层次孔结构,该结构有利于提高微孔在大电流下的利用率。并采用低用量的NaOH对材料进行活化,大大提高了多孔炭的表面积,比容量也大大提高。在6M KOH溶液中,以经硝酸/硫酸氧化的沥青制得的多孔炭的比容量最高达到282F g-1,在50A g-1的电流下容量仍能保持65%。进一步采用炭直接还原高锰酸钾的方法,成功的将无定形MnO2负载到中孔炭的孔内部,制得中孔炭/MnO2复合材料。复合材料仍保持多孔性,孔分布的基本特征与基材中孔炭有相似性。因多孔炭成为导电骨架,复合材料的倍率性能较粉体MnO2大大提高。以复合材料为正极、高比容量多孔炭为负极组装的水系非对称电容器体系,表现出高比能量、高比功率的特性。
杨娟[10](2010)在《超级电容电池用炭类负极材料制备及性能研究》文中研究说明超级电容电池是一种兼具高能量密度与高功率密度的新型储能器件,它主要通过双电层电容与锂离子嵌/脱两种方式进行“双功能”储能,开发具有“双功能”特征的高性能负极意义重大。本论文创新性地把具有优异锂离子脱/嵌储能功能的石墨类材料与具有双电层储能功能的多孔炭材料复合制备了超级电容电池用系列负极,并对这些材料进行了系统研究,得到了一种具有良好“双功能”特性的复合炭材料PGCC,通过对其各项性能的考察,建立起了负极的工作模型并阐述了其储能机理。论文的主要研究结果如下:(1)采用超声混合法、以活性炭和石墨为原料,制备了不同比例的复合炭材料,详细考查了它们的电池与电容特性后发现:①具有双电层储能特性的活性炭材料与具有锂离子脱/嵌储能特性的石墨材料混合后可同时表现出电容与电池特性,在活性炭掺杂量较少的情况下,对电池性能基本影响不大,却能同时拥有10F/g以上的比电容,这说明将具有嵌/脱锂储能特性的石墨和具有双电层储能的多孔炭复合制备出兼具电容特性和电池特性的复合材料具有可行性;②超声混合法所制备复合材料的循环性能,有随活性炭掺入量增加而恶化的趋势,这可能是“超声混合”这种方式可能难以实现两种具有不同电化学性质炭材料真正有机复合所导致。(2)采用原位生成法制备了具有核/壳结构的SCSC与HCSC两个系列复合炭材料,材料的内核均为中间相炭微球(CMS),壳层为具有网络结构的活性炭(AC),壳层材料分别由软炭前躯体沥青与硬炭前躯体蔗糖制备。研究发现,通过优化工艺得到的复合材料在Et4NBF4/AN电解液中,均表现出了典型的活性炭电容行为,比电容达27.3F/g(0.5A/g),大电流充放电性能(5A/g)良好,且具有高电位窗口;同时该材料在LiPF6/EC+DMC电解液中,表现出与CMS一致的嵌脱锂行为,首次脱锂比容量达到342.2mAh/g以上(0.2C),循环性能较CMS有大的提高。但该方法所制得的复合炭材料,由于其壳层中孔率偏小,导致电容容量较低。(3)以蔗糖为炭源,硅溶胶为模板,采用溶胶-凝胶模板法制备了具有纳米结构、平均孔径为15-20nm的中孔石墨化炭材料——PGC系列材料。电化学测试表明,PGC系列材料由于具有大的中孔率,从而表现出了较HCSC系列炭更高的比电容。优化条件下获得了一种同时兼具高电容比电容(54.8F/g)与高电池比容量(379.4mAh/g),耐压高达3.5V的PGC材料,50次循环后的容量保持率大于96%。但PGC类材料存在常规硬炭材料类似的缺陷(首次不可逆容量大及电压滞后现象)。(4)设计并制造出了一种超级电容电池用、具有良好“双功能”特性的负极材料PGCC,该材料具有核壳结构,内核为具有优异锂离子嵌/脱特性的CMS,壳层为PGC。材料采用原位生成法与模板法相结合来制备。优化条件下所制备的材料分别在模拟电容器、对锂半电池以及(LiFePO4-AC)/PGCC超级电容电池体系中进行电化学测试。结果表明,其比电容为34.4F/g,脱锂比容量约为400mAh/g,倍率性能优良且循环性能很好,其5C倍率充电和倍率放电分别保持0.5C的92.3%和85%,50次循环容量保持率为93.5%。所述优化条件为:材料制备用原料CMS与蔗糖的质量比为10:4,蔗糖与硅溶胶模板剂的质量比为1:2,制备温度为1000℃。(5)对LiFePO4-AC/PGCC超级电容电池体系的充放电曲线分析后发现,在初始阶段和代表锂嵌入/脱出储能的平台阶段,均表现出一定的电容特性,说明在充放电过程中,除主要以锂离子嵌入/脱出储能外,还存在双电层吸脱附储能的形式,从而提出了超级电容电池的反应模型。该模型包括理想复合正极、理想多离子电解液与本文研究的复合负极三个部分;根据模型描述了复合负极在超级电容电池中的双电层储能与锂离子脱/嵌储能的反应过程;从电解液与多孔炭壳层的相互作用以及多孔炭壳层与CMS内核的相互作用两个方面分别阐述了负极的双电层储能机理、锂离子脱嵌储能机理以及二者的协同储能作用。
二、由沥青制备炭基凝胶的研究(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、由沥青制备炭基凝胶的研究(论文提纲范文)
(1)沥青基炭催化剂的制备及其对煤热解焦油催化改质的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 煤的热解 |
1.2.1 煤热解定义 |
1.2.2 煤热解过程 |
1.2.3 煤热解机理 |
1.3 催化热解所用的催化剂 |
1.3.1 金属类催化剂 |
1.3.2 分子筛催化剂 |
1.3.3 碳基催化剂 |
1.4 煤沥青基功能碳材料 |
1.4.1 煤沥青 |
1.4.2 沥青基功能碳材料 |
1.5 本文研究内容 |
第2章 实验原料、仪器及表征方法 |
2.1 实验原料 |
2.2 仪器与试剂 |
2.3 催化剂的制备 |
2.3.1 中温煤沥青 |
2.3.2 高温煤沥青 |
2.4 实验装置 |
2.4.1 快速热裂解仪(Py) |
2.4.2 气相色谱质谱联用仪(GC/MS) |
2.5 样品表征 |
2.5.1 活性组分含量测试(ICP-OES) |
2.5.2 催化剂晶体结构测试(XRD) |
2.5.3 催化剂酸度测试(NH3-TPD) |
2.5.4 催化剂孔结构测试(BET) |
2.5.5 表面元素状态测试(XPS) |
第3章 中温煤焦油沥青基催化剂的构建及活性评价 |
3.1 引言 |
3.2 交联剂的选择对RC催化剂性能的影响 |
3.2.1 催化前后热解焦油中BTEXN的变化规律 |
3.2.2 酚类、芳香族化合物变化规律 |
3.3 活化温度对RC催化剂催化活性的影响 |
3.3.1 催化剂表征 |
3.3.2 催化前后热解焦油中BTEXN的变化规律 |
3.3.3 酚类、芳香族化合物变化规律 |
3.3.4 脂肪族化合物变化规律 |
3.4 Ni负载量对Ni/RC催化剂性能的影响 |
3.4.1 催化剂表征 |
3.4.2 催化前后热解焦油中BTEXN的变化规律 |
3.4.3 酚类、芳香族化合物变化规律 |
3.4.4 脂肪族化合物变化规律 |
3.5 本章小结 |
第4章 高温煤焦油沥青基催化剂的制备及活性评价 |
4.1 引言 |
4.2 活化温度对OCTP催化剂催化活性的影响 |
4.2.1 催化剂表征 |
4.2.2 催化前后热解焦油中BTEXN的变化规律 |
4.2.3 酚类、芳香族化合物变化规律 |
4.2.4 脂肪族化合物变化规律 |
4.3 Ni负载量对Ni/OCTP催化剂性能的影响 |
4.3.1 催化剂表征 |
4.3.2 催化前后热解焦油中BTEXN的变化规律 |
4.3.3 酚类、芳香族化合物变化规律 |
4.3.4 脂肪族化合物变化规律 |
4.3.5 金属负载顺序对催化剂活性的影响 |
4.4 本章小结 |
第5章 结论与建议 |
5.1 主要结论 |
5.2 不足与建议 |
参考文献 |
攻读学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
(2)氡高选择性吸附富集竹炭的制备与应用基础研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 氡的概述 |
1.3 氡的危害 |
1.4 氡的处理方法 |
1.4.1 屏蔽法 |
1.4.2 通风法 |
1.4.3 吸附法 |
1.5 活性炭材料的制备及研究现状 |
1.5.1 活性炭材料的简介 |
1.5.2 活性炭材料的制备方法 |
1.6 竹炭材料的制备 |
1.6.1 微波辐射法 |
1.6.2 水热法 |
1.6.3 高温热解法 |
1.7 竹炭材料的活化 |
1.7.1 物理活化 |
1.7.2 化学活化 |
1.7.3 竹炭材料在吸附有害气体中的应用 |
1.8 本课题来源和研究内容 |
1.8.1 项目来源 |
1.8.2 主要研究内容 |
1.9 创新点和研究意义 |
1.9.1 创新点 |
1.9.2 研究意义 |
1.10 技术路线图 |
2 竹炭基吸附富集材料的制备以及对氡的吸附性能研究 |
2.1 仪器与材料 |
2.1.1 供试材料与试剂 |
2.1.2 实验仪器 |
2.2 实验方法 |
2.2.1 竹炭基材料的制备 |
2.2.2 竹炭基材料的表征 |
2.2.3 氡吸附实验 |
2.3 结果与分析 |
2.3.1 竹炭基材料表征结果 |
2.3.2 氡吸附结果 |
2.4 讨论 |
2.5 本章小结 |
3 活性竹炭基高选择性吸附富集材料的制备以及对氡吸附性能研究 |
3.1 材料与仪器 |
3.1.1 实验材料 |
3.1.2 设备仪器 |
3.2 实验方法 |
3.2.1 活性竹炭基材料的制备 |
3.2.2 比表面积与孔径测试 |
3.2.3 拉曼光谱分析 |
3.2.4 傅里叶变换红外光谱分析 |
3.2.5 氡吸附实验 |
3.3 结果与分析 |
3.3.1 活性竹炭基材料的表征结果 |
3.3.2 氡吸附结果 |
3.3.3 吸附机理探讨 |
3.4 讨论 |
3.5 本章小结 |
4 活性竹炭基高选择性吸附富集材料对氡吸附的影响因素研究 |
4.1 材料与仪器 |
4.1.1 实验材料 |
4.1.2 设备仪器 |
4.2 实验方法 |
4.2.1 时间对氡吸附量的影响 |
4.2.2 浓度对氡吸附量的影响 |
4.2.3 成型竹炭材料对氡吸附量的影响 |
4.3 结果分析 |
4.3.1 时间对氡吸附量的影响 |
4.3.2 浓度对氡吸附量的影响 |
4.3.3 竹炭成型对氡吸附量的影响 |
4.3.4 解吸方式对氡计数的影响 |
4.3.5 氡吸附材料的再生 |
4.4 讨论 |
4.5 本章小结 |
结论与展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士期间发表的学术论文及研究成果 |
(3)煤沥青基功能炭材料的微观结构调控与电容性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
主要符号表 |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 超级电容器与电极材料 |
1.2.1 超级电容器结构与原理 |
1.2.2 超级电容器电极材料发展 |
1.3 炭基电极材料的研究进展 |
1.3.1 炭基电极材料 |
1.3.2 炭基电极材料影响因素 |
1.3.3 炭基电极材料调控方法 |
1.4 炭基复合电极材料研究进展 |
1.4.1 金属氧化物掺杂炭复合电极材料 |
1.4.2 杂原子掺杂炭复合电极材料 |
1.5 煤沥青与炭基电极材料 |
1.6 本文研究意义与思路 |
2 实验部分 |
2.1 实验原料 |
2.2 实验设备 |
2.3 材料表征技术 |
2.3.1 氮气吸附脱附实验 |
2.3.2 扫描电子显微技术(SEM) |
2.3.3 透射电子显微镜(TEM) |
2.3.4 原子力显微镜(AFM) |
2.3.5 X射线衍射分析(XRD) |
2.3.6 X射线光电子能谱(XPS) |
2.3.7 傅里叶变换红外光谱(FTIR) |
2.3.8 元素分析(EA) |
2.3.9 热重分析(TG) |
2.3.10 拉曼光谱分析(Raman) |
2.4 电化学测量技术 |
2.4.1 三电极测试系统 |
2.4.2 扣式器件电极的制备 |
2.4.3 循环伏安测试(CV) |
2.4.4 交流阻抗测试(EIS) |
2.4.5 恒流充放电测试(GCD) |
3 官能化煤沥青基炭材料孔道结构调控及其电化学性能 |
3.1 引言 |
3.2 煤沥青羰基化与炭材料微/介孔道调控研究 |
3.2.1 羰基沥青与微/介孔炭材料的制备 |
3.2.2 煤沥青的羰基化与组成研究 |
3.2.3 羰基化煤沥青热解研究 |
3.2.4 微/介孔炭基材料的制备 |
3.3 煤沥青羧基化与炭材料微/介孔道调控研究 |
3.3.1 羧基沥青与微/介孔炭材料的制备 |
3.3.2 煤沥青的羧基化与组成研究 |
3.3.3 羧基化煤沥青热解研究 |
3.3.4 微/介孔炭基材料的可控制备 |
3.3.5 炭基电极材料电化学性能对比 |
3.4 本章总结 |
4 羧基沥青功能凝胶炭化法制备多孔炭材料及其电化学性能 |
4.1 引言 |
4.2 羧基沥青功能凝胶的制备与组成分析 |
4.2.1 羧基沥青功能凝胶的制备 |
4.2.2 羧基沥青功能凝胶的组成分析及形貌表征 |
4.3 羧基沥青功能凝胶的热解研究 |
4.3.1 羧基沥青/聚丙烯酸功能凝胶的热解过程 |
4.3.2 羧基沥青/聚丙烯酰胺功能凝胶热解过程 |
4.4 羧基沥青功能凝胶炭材料的性能研究 |
4.4.1 羧基沥青/聚丙烯酸多孔炭材料性能研究 |
4.4.2 羧基沥青/聚丙烯酰胺多孔炭材料性能研究 |
4.4.3 贯通孔道结构炭材料电化学性能对比 |
4.5 本章总结 |
5 氧化锰掺杂炭复合材料的制备及其电容性能 |
5.1 引言 |
5.2 实验部分 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 Mn@CCP/PAAm的组成与形貌分析 |
5.3.2 Mn@CCP/PAAm的热解研究 |
5.3.3 MnO@C复合材料的制备研究 |
5.3.4 MnO@C复合材料的电化学性能 |
5.4 本章小结 |
6 氮掺杂炭复合材料的制备及其电容性能 |
6.1 引言 |
6.2 实验部分 |
6.3 结果与讨论 |
6.3.1 氮掺杂煤沥青的组成分析及形貌表征 |
6.3.2 CCP/PANI复合材料热解及孔道结构研究 |
6.3.3 CCP/PPy复合材料的热解及孔道结构研究 |
6.3.4 氮掺杂炭复合材料电化学性能研究 |
6.4 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
附录: 论文中所涉及到的缩写说明 |
攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
致谢 |
作者简介 |
(4)淀粉基泡沫炭材料的制备及其应用探索研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 泡沫炭的简介 |
1.1.1 泡沫炭的制备原料 |
1.1.2 泡沫炭的制备方法 |
1.2 泡沫炭的应用研究现状 |
1.2.1 吸附 |
1.2.2 隔热/导热材料 |
1.2.3 电极材料 |
1.2.4 相变储能材料 |
1.2.5 传感 |
1.3 相变储能材料简介及分类 |
1.4 复合相变储能材料的制备方法 |
1.4.1 微胶囊型 |
1.4.2 多孔基体吸附 |
1.4.3 物理共混 |
1.5 复合相变储能材料及聚乙二醇(PEG)在储能领域的研究现状 |
1.6 本课题的研究目的和意义、创新点及内容 |
1.6.1 研究目的和意义 |
1.6.2 研究创新点 |
1.6.3 研究内容 |
2 实验部分 |
2.1 实验试剂 |
2.2 实验仪器及设备 |
2.3 实验方法 |
2.3.1 试剂的配制 |
2.3.2 玉米原淀粉的物理改性 |
2.3.3 玉米原淀粉泡沫炭的制备 |
2.3.4 泡沫炭基储能传感复合材料的制备 |
2.4 测定方法及表征 |
2.4.1 FTIR |
2.4.2 SEM |
2.4.3 XRD |
2.4.4 XPS |
2.4.5 TG |
2.4.6 DSC |
2.4.7 EA |
2.4.8 Raman |
2.4.9 TG-FTIR |
3 结果与讨论 |
3.1 淀粉基泡沫炭的制备过程研究 |
3.1.1 酸处理玉米淀粉向CF转变的SEM、TG-DSC、FTIR分析 |
3.1.2 酸、水分对淀粉发泡的影响分析 |
3.1.3 水解刻蚀的影响分析 |
3.1.4 外压、排气方式和热传递的影响分析 |
3.1.5 淀粉基泡沫炭发泡过程中的数码照片分析 |
3.1.6 不同原料制备泡沫炭的数码照片和SEM分析 |
3.1.7 不同淀粉原料的TG-DSC、FTIR、TG-FTIR分析 |
3.1.8 不同淀粉原料的挥发性热分解产物分析 |
3.1.9 其他类似结构的炭产物数码照片、热分解产物、TG-DSC、FTIR分析 |
3.1.10 不同淀粉原料的炭产物XPS和 EA分析 |
3.1.11 不同淀粉原料炭产物的氢键能量和XRD分析 |
3.1.12 淀粉基CF发泡和炭化过程反应机理分析 |
3.1.13 小结 |
3.2 淀粉基泡沫炭相变储能-传感复合材料的制备及性能研究 |
3.2.1 CF、CF-PPy-24和CF-PPy-PCM-24-15的SEM和EDX分析 |
3.2.2 CF、CF-PPy-24和CF-PPy-PCM-24-15的FTIR和TG-DSC分析 |
3.2.3 CF-PPy-24、CF-PPy-PCM-3-15、CF-PPy-PCM-24-15和CF-PPy-PCM-48-15对温度变化的电阻响应分析 |
3.2.4 CF-PPy-PCM-24-15和CF-PPy-PCM-24-5的DSC曲线分析 |
3.2.5 相变储能传感复合材料的组分优化 |
3.2.6 CF-PPy-PCM-1000-1、CF-PPy-PCM-8000-0和CF-PPy-PCM-20000-0 负载复合情况分析 |
3.2.7 CF-PPy-PCM-1000-1、CF-PPy-PCM-8000-0和CF-PPy-PCM-20000-0 相变储能性能分析 |
3.2.8 小结 |
4 结论 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间取得的研究成果 |
(5)磺化沥青基多孔炭的制备及其在双电层电容器中的应用(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
前言 |
第1章 文献综述 |
1.1 超级电容器 |
1.1.1 超级电容器的结构 |
1.1.2 超级电容器的分类及储能原理 |
1.2 双电层电容器常用电极材料 |
1.2.1 石墨烯 |
1.2.2 碳纳米管 |
1.2.3 碳纤维 |
1.2.4 炭气凝胶 |
1.2.5 多孔炭 |
1.3 应用于双电层电容器的多孔炭材料研究现状 |
1.3.1 活性炭 |
1.3.2 MOF基多孔炭 |
1.3.3 金属碳化物基多孔炭 |
1.3.4 模板炭 |
1.4 选题依据与研究内容 |
第2章 实验部分 |
2.1 原料与试剂 |
2.1.1 原料的来源 |
2.1.2 化学试剂 |
2.2 主要试验仪器和设备 |
2.3 CTAB模板纳米球形多孔炭的制备 |
2.4 PDDA模板奶酪状层次多孔炭的制备 |
2.5 多孔炭材料的表征手段 |
2.5.1 高倍透射电子显微镜(HRTEM) |
2.5.2 场发射扫描电子显微镜(SEM) |
2.5.3 比表面积和孔径分布测试 |
2.5.4 拉曼光谱测试(Raman) |
2.5.5 光电子能谱分析(XPS) |
2.5.6 电子能量损失谱分析(EELS) |
2.5.7 电导率测试 |
2.5.8 X射线衍射仪(XRD) |
2.6 双电层电容器(EDLC)的组装与电化学性能测试 |
2.6.1 EDLC的组装 |
2.6.2 EDLC的电化学性能测试 |
第3章 CTAB诱导适度取向球形多孔炭的制备与电化学性能 |
3.1 引言 |
3.2 适度取向球形多孔炭的形貌与形成机制 |
3.3 适度取向球形多孔炭的结构 |
3.4 适度取向球形多孔炭的化学组成 |
3.5 适度取向球形在双电层电容器中的电化学储能行为 |
3.5.1 交流阻抗测试 |
3.5.2 循环伏安测试 |
3.5.3 倍率性能测试 |
3.5.4 循环寿命测试 |
3.5.5 能量密度和功率密度 |
3.6 小结 |
第4章 PDDA模板法制备奶酪状层次多孔炭及其电化学性能 |
4.1 引言 |
4.2 奶酪状层次多孔炭的形貌及形成机制 |
4.3 奶酪状层次多孔炭的结构 |
4.4 奶酪状层次多孔炭的化学组成 |
4.5 奶酪状层次多孔炭在双电层电容器中的电化学储能行为 |
4.5.1 交流阻抗测试 |
4.5.2 循环伏安测试 |
4.5.3 倍率性能测试 |
4.5.4 循环寿命测试 |
4.5.5 能量密度和功率密度 |
4.6 小结 |
第5章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 创新点 |
5.3 展望 |
参考文献 |
发表论文和参加科研情况说明 |
致谢 |
(6)Nafion修饰炭基固体酸的制备及其催化四氢呋喃聚合性能(论文提纲范文)
中文摘要 |
ABSTRACT |
第一章 文献综述与选题背景 |
1.1 引言 |
1.2 四氢呋喃聚合反应 |
1.2.1 四氢呋喃及其聚合物 |
1.2.2 四氢呋喃聚合反应研究现状 |
1.3 炭材料的制备方法以及其应用 |
1.3.1 催化活化法 |
1.3.2 溶胶-凝胶法 |
1.3.3 电弧放电法 |
1.3.4 模板法 |
1.3.5 水热法 |
1.4 负载型炭基固体酸的制备及其运用 |
1.4.1 固体酸催化剂的概述 |
1.4.2 炭基固体酸的制备及应用 |
1.4.3 负载型炭基固体酸的制备及应用 |
1.5 选题依据及研究内容 |
1.5.1 选题依据 |
1.5.2 研究内容 |
第二章 实验所用主要试剂及测试表征手段 |
2.1 实验所用的试剂及仪器 |
2.1.1 主要试剂 |
2.1.2 实验仪器 |
2.2 催化剂的表征 |
2.2.1 X-射线粉末衍射 |
2.2.2 N_2物理吸脱附表征 |
2.2.3 傅里叶变换红外光谱 |
2.2.4 酸碱滴定测试 |
2.3 催化剂评价方法 |
2.3.1 聚合产物收率 |
2.3.2 聚合产物分子量 |
第三章 Nafion修饰葡萄糖炭基固体酸制备及催化THF聚合 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 催化剂的制备 |
3.2.2 催化剂的活性评价 |
3.2.3 催化剂的表征 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 GN-X-n样品的XRD测试 |
3.3.2 GN-X-n样品的FT-IR表征 |
3.3.3 GN-X-n样品的N_2吸附-脱附表征 |
3.3.4 GN-X-n样品的酸碱滴定测试(T=14.2℃) |
3.4 催化四氢呋喃聚合反应性能 |
3.4.1 不同负载量的催化剂对四氢呋喃聚合反应的影响 |
3.4.2 不同碳化温度的催化剂对四氢呋喃聚合反应的影响 |
3.5 小结 |
第四章 甲壳质掺杂Nafion-炭基固体酸制备及催化THF聚合 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 催化剂的制备 |
4.2.2 催化剂的活性评价 |
4.2.3 催化剂的表征 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 GS-Y样品的XRD表征 |
4.3.2 GS-Y样品的FT-IR表征 |
4.3.3 GS-Y样品的N_2吸附-脱附表征 |
4.3.4 GS-Y样品的酸碱滴定测试(T=14.2℃) |
4.4 催化THF聚合反应性能 |
4.5 小结 |
第五章 总结与展望 |
5.1 论文工作总结 |
5.2 论文的创新性 |
5.3 工作展望 |
参考文献 |
攻读学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
作者简介 |
(7)ACM基活化炭气凝胶的制备及其在双电层电容器中的应用(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 文献综述 |
1.1 引言 |
1.2 双电层电容器 |
1.2.1 双电层电容器的工作原理 |
1.2.2 双电层电容器的结构组成 |
1.2.3 双电层电容器的应用 |
1.3 活性炭的制备方法 |
1.3.1 物理活化法 |
1.3.2 化学活化法 |
1.3.3 活性炭在双电层电容器方面的应用 |
1.4 两亲性炭材料ACM |
1.4.1 两亲性炭材料ACM的制备 |
1.4.2 两亲性炭材料ACM的应用 |
1.5 炭气凝胶及其在双电层电容器方面的应用 |
1.5.1 炭气凝胶 |
1.5.2 炭气凝胶在双电层电容器的应用 |
1.6 课题的提出以及主要研究内容 |
第二章 材料的制备和表征方法 |
2.1 原料和试剂 |
2.1.1 原料的来源和性质 |
2.1.2 化学试剂 |
2.2 主要实验仪器和设备 |
2.3 材料的制备 |
2.3.1 两亲性炭材料ACM的制备 |
2.3.2 ACM基有机气凝胶的制备 |
2.3.3 ACM基活化炭气凝胶的制备 |
2.4 材料表征 |
2.4.1 元素分析(EA) |
2.4.2 光电子能谱(XPS) |
2.4.3 拉曼光谱(Raman) |
2.4.4 场发射扫描电子显微镜(FESEM) |
2.4.5 场发射透射电子显微镜(FETEM) |
2.4.6 比表面积和孔径分布测试 |
2.4.7 热重分析(TGA) |
2.4.8 pH测量 |
2.5 双电层电容器的组装及测试 |
2.5.1 双电层电容器的组装 |
2.5.2 电化学性能的测试 |
第三章 溶剂置换法制备ACM基炭气凝胶的研究 |
3.1 引言 |
3.2 ACM基炭气凝胶 |
3.2.1 丙酮溶剂置换法制备有机气凝胶 |
3.2.2 叔丁醇溶剂置换法制备有机气凝胶 |
3.2.3 盐酸/丙酮溶剂置换法制备有机气凝胶 |
3.3 KOH活化法制备ACM基活化炭气凝胶及其表征 |
3.3.1 活化炭气凝胶的形貌表征 |
3.3.2 活化炭气凝胶孔结构的研究 |
3.3.3 光电子能谱分析 |
3.3.4 拉曼光谱分析 |
3.4 活化炭气凝胶用作水系超级电容器电极材料的研究 |
3.4.1 恒流充放电特性 |
3.4.2 循环伏安特性 |
3.4.3 交流阻抗特性 |
3.4.4 循环稳定特性 |
3.5 本章小结 |
第四章 ZnCl_2活化法制备活化炭气凝胶及其电化学性能的研究 |
4.1 引言 |
4.2 材料的制备 |
4.3 活化条件对ACAs收率、形貌和孔道结构的影响 |
4.3.1 活化温度对ACAs的影响 |
4.3.2 浸渍比对ACAs的影响 |
4.4 活化条件对ACM基活化炭气凝胶电化学性能的影响 |
4.4.1 不同活化温度制备的ACAs样品的电化学性能 |
4.4.2 不同浸渍比制备的ACAs样品的电化学性能 |
4.5 本章小结 |
第五章 结论及展望 |
5.1 结论 |
5.2 工作展望 |
参考文献 |
发表论文和参加科研情况说明 |
致谢 |
(8)水溶性沥青基多孔炭的制备及其在双电层电容器中的应用(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 文献综述 |
1.1 引言 |
1.2 两亲性炭材料的制备和应用 |
1.2.1 两亲性炭材料的制备 |
1.2.2 两亲性炭材料的应用 |
1.3 多孔炭及其在双电层电容器方面的应用 |
1.3.1 双电层电容器简介 |
1.3.2 活性炭及其在双电层电容器方面的应用 |
1.3.3 炭气凝胶及其在双电层电容器方面的应用 |
1.4 课题的提出及主要研究内容 |
第二章 水溶性沥青基炭材料的制备和表征方法 |
2.1 原料和试剂 |
2.1.1 原料的来源与性质 |
2.1.2 化学试剂 |
2.2 主要实验仪器和设备 |
2.3 水溶性沥青基炭材料的制备 |
2.4 样品表征 |
2.4.1 扫描电子显微镜分析 |
2.4.2 透射电子显微镜分析 |
2.4.3 X 射线电子衍射分析 |
2.4.4 热重分析 |
2.4.5 傅立叶红外光谱分析 |
2.4.6 光电子能谱分析 |
2.4.7 元素分析 |
2.4.8 N_2吸附表征 |
2.4.9 碘吸附值测试 |
2.4.10 pH 值测试 |
2.4.11 凝胶密度的表征 |
2.4.12 溶解性的表征 |
2.5 双电层电容器的组装及测试 |
2.5.1 双电层电容器的组装 |
2.5.2 双电层电容器电化学性能测试 |
第三章 水溶性沥青基活性炭的研究 |
3.1 引言 |
3.2 水溶性沥青的性质 |
3.2.1 元素分析 |
3.2.2 傅立叶红外光谱分析 |
3.2.3 X 射线电子衍射分析 |
3.2.4 CPA 的溶解性 |
3.3 KOH 活化制备水溶性沥青基活性炭的研究 |
3.3.1 活性炭的制备 |
3.3.2 活性炭前驱体的表征 |
3.3.3 预炭化对 CPA 基活性炭孔道结构的影响 |
3.3.4 预炭化对 CPA 基活性炭电化学性能的影响 |
3.4 H_3PO_4活化制备水溶性沥青基活性炭的研究 |
3.4.1 活性炭的制备 |
3.4.2 活化条件正交分析 |
3.4.3 活化条件对 CPA 基活性炭孔道结构的影响 |
3.4.4 活化条件对 CPA 基活性炭电化学性能的影响 |
3.5 本章小结 |
第四章 水溶性沥青基炭气凝胶的制备及其电化学性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 溶剂置换法制备水溶性沥青基炭气凝胶 |
4.2.1 CPA 基有机气凝胶的制备条件优化 |
4.2.2 CPA 基炭气凝胶的制备及表征 |
4.2.3 活性炭气凝胶的制备及表征 |
4.3 水溶性沥青基炭气凝胶的电化学性能研究 |
4.3.1 CPA 基炭气凝胶用作水系双电层电容器电极材料的研究 |
4.3.2 CPA 基炭气凝胶用作有机系双电层电容器电极材料的研究 |
4.4 水溶性沥青基凝胶微球的制备 |
4.5 本章小结 |
第五章 结论和建议 |
5.1 结论 |
5.2 对后续工作的建议 |
参考文献 |
发表论文和参加科研情况说明 |
致谢 |
(9)针状中孔结构炭基材料的制备及其超电容性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 超级电容器概述 |
1.2.1 超级电容器储能机制 |
1.2.2 超级电容器的分类 |
1.2.3 超级电容器的研发现状 |
1.3 超级电容器电极材料研究状况 |
1.3.1 炭材料 |
1.3.2 金属氧化物 |
1.3.3 导电聚合物(掺杂有机材料) |
1.3.4 复合电极材料 |
1.4 本论文的选题依据与研究内容 |
1.4.1 论文的选题依据 |
1.4.2 论文的研究内容 |
第2章 实验方法 |
2.1 材料制备 |
2.1.1 主要化学试剂 |
2.1.2 材料制备工艺 |
2.2 材料表征技术 |
2.2.1 氮气吸附实验 |
2.2.2 扫描电子显微技术(SEM) |
2.2.3 透射电子显微镜(TEM) |
2.2.4 X 射线衍射分析(XRD) |
2.2.5 热重分析(TGA) |
2.2.6 拉曼光谱分析 |
2.3 电化学测量技术 |
2.3.1 电极制备 |
2.3.2 循环伏安(CV)测试 |
2.3.3 交流阻抗测试 |
2.3.4 充放电测试 |
第3章 具有无序针状孔结构中孔炭的制备与性能 |
3.1 引言 |
3.2 无序针状孔结构中孔炭的制备 |
3.3 原料热分析 |
3.4 中孔炭的微观形貌表征 |
3.5 纳米 Mg(OH)2用量对中孔炭孔结构的影响 |
3.6 炭化工艺参数对多孔炭性能的影响 |
3.6.1 对孔结构的影响 |
3.6.2 对微观结构的影响 |
3.6.3 对电化学性能的影响 |
3.7 纳米 Mg(OH)2直径大小对中孔炭性能的影响 |
3.8 中孔炭的比电容量与孔径的关系 |
3.9 局域石墨化结构形成机制 |
3.10 本章小结 |
第4章 有机凝胶基层次孔结构多孔炭的制备与性能 |
4.1 引言 |
4.2 直接炭化 RF 有机凝胶制备多孔炭 |
4.2.1 材料制备 |
4.2.2 凝胶复合物的形成 |
4.2.3 多孔炭的微结构 |
4.2.4 多孔炭孔隙的形成 |
4.2.5 纳米颗粒对微孔形成的作用 |
4.2.6 凝胶制备条件对孔结构的影响 |
4.2.7 炭化工艺条件对孔结构影响 |
4.2.8 多孔炭的电化学性能 |
4.3 NaOH 活化对层次孔结构及电化学性能的改善 |
4.3.1 材料制备 |
4.3.2 外浸渍 NaOH 活化对孔结构的影响 |
4.3.3 原位 NaOH 活化对孔结构的影响 |
4.3.4 NaOH 活化对电化学性能的影响 |
4.4 本章小结 |
第5章 沥青基层次孔结构多孔炭的制备与性能 |
5.1 引言 |
5.2 直接炭化制备煤焦油沥青基多孔炭 |
5.2.1 材料制备 |
5.2.2 原料的热分析 |
5.2.3 炭化温度对多孔炭结构的影响 |
5.2.4 空气预氧化对多孔炭结构的影响 |
5.2.5 沥青与 Mg(OH)2比例对多孔炭结构的影响 |
5.2.6 电化学性能 |
5.3 NaOH 活化对改善沥青基多孔炭性能的作用 |
5.3.1 材料制备 |
5.3.2 NaOH 活化对多孔炭孔结构的影响 |
5.3.3 NaOH 活化对多孔炭电化学性能的影响 |
5.4 NaOH 活化水性中间相沥青制备多孔炭 |
5.4.1 材料制备 |
5.4.2 多孔炭的元素组成分析 |
5.4.3 多孔炭的孔结构分析 |
5.4.4 电化学性能 |
5.5 层次孔结构多孔炭的孔分布对比容量的影响 |
5.6 本章小结 |
第6章 中孔炭/MnO2复合电极材料的制备与性能 |
6.1 引言 |
6.2 复合材料的制备 |
6.3 复合材料的成分表征 |
6.4 材料的微观结构 |
6.5 电化学性能 |
6.6 非对称电容器的组装与性能 |
6.7 本章小结 |
第7章 结论 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
(10)超级电容电池用炭类负极材料制备及性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
目录 |
第一章 文献综述 |
1.1 引言 |
1.2 超级电容电池的理论及其发展概况 |
1.2.1 超级电容电池的理论基础 |
1.2.2 超级电容电池及其负极在国内外的研究概况 |
1.3 超级电容电池负极的主要电气性能指标 |
1.3.1 负极在超级电容器中的性能指标 |
1.3.2 负极在锂离子电池中的性能指标 |
1.3.3 负极在超级电容电池中的性能指标 |
1.4 超级电容电池负极研究存在的问题 |
1.5 本课题的选题意义与研究思路 |
1.5.1 选题意义 |
1.5.2 研究思路 |
第二章 实验方法 |
2.1 引言 |
2.2 制备实验 |
2.2.1 实验原料 |
2.2.2 实验仪器与设备 |
2.3 材料结构表征和物理性能测试 |
2.3.1 扫描电子显微镜(SEM) |
2.3.2 透射电子显微镜(TEM) |
2.3.3 X射线衍射(XRD) |
2.3.4 灰分分析 |
2.3.5 差热-热重分析(DSC-TGA) |
2.3.6 振实密度 |
2.3.7 孔结构分析 |
2.4 材料电化学性能测试 |
2.4.1 模拟电容器的组装 |
2.4.2 电容特性的检测 |
2.4.3 半电池的组装 |
2.4.4 电池特性的检测 |
2.4.5 模拟超级电容电池的组装与检测 |
第三章 超声复合炭负极材料的研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验 |
3.2.1 炭材料的制备 |
3.2.2 结构及物理性能表征 |
3.2.3 电化学性能测定 |
3.3 材料表征与结果分析 |
3.3.1 材料形貌与结构表征 |
3.3.2 物料配比对电化学性能的影响 |
3.3.3 超声时间对电化学性能的影响 |
3.4 本章小结 |
第四章 原位生成法制备核壳结构炭负极材料的研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验 |
4.2.1 活化工艺试验 |
4.2.2 炭材料的制备 |
4.2.3 结构及物理性能表征 |
4.2.4 电化学性能测定 |
4.3 活性炭活化制度的选择 |
4.3.1 炭源炭化过程的失重特征与结构变化 |
4.3.2 活化工艺影响因素分析 |
4.4 以沥青活性炭为壳体的复合电极材料 |
4.4.1 SCSC系列复合材料的SEM分析 |
4.4.2 SCSC系列复合材料的XRD分析 |
4.4.3 SCSC系列复合材料的振实密度与孔结构分析 |
4.4.4 SCSC系列复合材料的电容行为分析 |
4.4.5 SCSC系列复合材料的电池行为分析 |
4.5 以蔗糖活性炭为壳体的复合电极材料 |
4.5.1 HCSC系列复合材料的SEM分析 |
4.5.2 HCSC系列复合材料的XRD分析 |
4.5.3 HCSC系列复合材料的振实密度与孔结构分析 |
4.5.4 HCSC系列复合材料的电容行为分析 |
4.5.5 HCSC系列复合材料的电池行为分析 |
4.6 优化条件确定 |
4.7 本章小结 |
第五章 模板法制备纳米中孔石墨化炭负极材料的研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验 |
5.2.1 炭材料的制备 |
5.2.2 结构及物理性能表征 |
5.2.3 电化学性能测定 |
5.3 材料表征结果与分析 |
5.3.1 振实密度与孔结构分析 |
5.3.2 SEM与TEM分析 |
5.3.3 XRD分析 |
5.3.4 灰分分析 |
5.3.5 电容行为分析 |
5.3.6 电池行为分析 |
5.4 优化条件确定 |
5.5 本章小结 |
第六章 超级电容电池用炭负极的优化结构设计与制备 |
6.1 引言 |
6.2 炭负极的优化结构设计 |
6.3 实验 |
6.3.1 炭材料的制备 |
6.3.2 结构及物理性能表征 |
6.3.3 电化学性能测定 |
6.4 材料表征与结果分析 |
6.4.1 优化工艺条件的选择 |
6.4.2 优化样的物理性能表征 |
6.4.3 优化样的电化学行为分析 |
6.5 反应模型与机理分析 |
6.5.1 反应模型的提出 |
6.5.2 炭材料中的储能过程描述 |
6.5.3 电解液与多孔炭壳层的相互作用 |
6.5.4 多孔炭壳层与CMS内核的相互作用 |
6.6 本章小结 |
第七章 结论与展望 |
7.1 论文结论 |
7.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读博士学位期间主要研究成果 |
四、由沥青制备炭基凝胶的研究(论文参考文献)
- [1]沥青基炭催化剂的制备及其对煤热解焦油催化改质的研究[D]. 王宇仙. 太原理工大学, 2021
- [2]氡高选择性吸附富集竹炭的制备与应用基础研究[D]. 杜家豪. 西南科技大学, 2021(08)
- [3]煤沥青基功能炭材料的微观结构调控与电容性能研究[D]. 王海洋. 大连理工大学, 2020
- [4]淀粉基泡沫炭材料的制备及其应用探索研究[D]. 付春芳. 西南科技大学, 2020(08)
- [5]磺化沥青基多孔炭的制备及其在双电层电容器中的应用[D]. 孟晓. 天津大学, 2019(06)
- [6]Nafion修饰炭基固体酸的制备及其催化四氢呋喃聚合性能[D]. 郭惠妍. 山西大学, 2017(03)
- [7]ACM基活化炭气凝胶的制备及其在双电层电容器中的应用[D]. 袁运才. 天津大学, 2015(03)
- [8]水溶性沥青基多孔炭的制备及其在双电层电容器中的应用[D]. 张翠. 天津大学, 2013(03)
- [9]针状中孔结构炭基材料的制备及其超电容性能研究[D]. 张文峰. 清华大学, 2012(07)
- [10]超级电容电池用炭类负极材料制备及性能研究[D]. 杨娟. 中南大学, 2010(01)