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电功率复习导学
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沥青基超级电容器炭电极材料制备及电化学性质的研究论文.pdf 121页
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太原理工大学博士研究生学位论文
(3)以纳米碳酸钙为硬模板,利用本身的占位和热分解放出气体所产生的造孔效
应,成功制备出沥青基纳米孔性炭材料,从而扩大了模板剂的选择范围。同未添加碳
酸钙模板所制炭材料相比,碘吸附性显著增加。其中沥青与碳酸钙质量比为2:1时制
备的炭材料CTP.Ca.2.1碘吸附值最大,达到了1728mgg~。进一步研究表明,BET表
孔体积分率达64.65%。电化学性质表明,采用碳酸钙模板剂制备的炭材料比电容远高
于不加模板剂的炭材料。CTP.Ca.2.1比电容最大,在电流密度为0.4A
gd时比电容为
209Fg~;交流阻抗拟合显示其接触电阻为1.2Q,表明具有良好的导电性。电极循环
寿命测试表明其在充放电1000次后比电容仍然保持92.54%,具有良好的循环稳定性。
(4)采用木质素和煤沥青共热解制备沥青基活性炭材料,既利用木质素热解时的
造孔效应,也使用木质素提高材料的含氧量。研究表明所制备炭材料的含氧量得到了
较大提高。木质素热解时能在很宽的范围内发生缓慢失重,这种现象有利于孔道的不
断拓展和延伸。通过木质素辅助煤沥青共碳化,提高了煤沥青碳化时的孔隙。研究表
明,当木质素与煤沥青质量比为1:2时制备的炭材料CAC.1.2,具有最大的碘吸附值
Fg~。电化学分析显示,CAC-1-2循环伏安曲线接近矩形,
mgg。1和比电容189
恒电流充放电曲线对称性良好,表明材料具有良好的电化学电容特性。在电流密度为
F.g-1;充放电循环500次后比电容仍能保持
0.5A·g-1时,CAC.1.2比电容最大达到189
95.8%,具有循环稳定性良好特点。然而当木质素所占比例较高时制备的炭材料,交
流阻抗性能较差。
(5)使用CTP作为前驱体,KOH作为活化剂,三聚氰胺为氮源,成功的制备了
氮掺杂多孔炭材料。当三聚氰胺与CTP质量比为5:1混合时在800℃热解有较高的保
留率35.6%。结果显示用CTP和三聚氰胺制备的炭材料与单独用CTP制备的炭材料相
比具有更高的碘吸附值和比电容。三聚氰胺的引入极大提高了制备材料的表面积和比
电容。其中,三聚氰胺掺杂17%制备的炭材料(CAC.N.17)的XPS能谱分析表明,
氮和氧的含量分别比未掺杂得到的炭材料(CAC-N.0)提高了134%和42.9%。
CAC-N-17碘吸附值为2150
mgg一,比电容达到228g~。氮吸附测试表明,该材料
拥有丰富的微孔和中孔结构。,其中孔体积占总体积的56%。电化学测试表明,该材
料循环伏安曲线接近矩形,充放电曲线有很好的对称性,说明其具有良好的电容特性。
太原理工大学博士研究生学位论文
通过循环实验表明,1000次后,其比电容保留率可达94.2%。造成这种结果的原因是
氮掺杂后增加了赝电容和改善了电极表面同电解液的润湿性。
(6)以煤沥青活化样品CAC为前驱体,选用550℃热解法制备的氧化锰来掺杂。
通过掺杂不同比例的氧化锰来提高复合材料的比电容。电化学性质表明,掺杂炭材料
能极大的提高炭锰复合材料的比电容。其中CAC与氧化锰质量比4:I(CAC.Mn.4.1)
时比电容最高,在电流密度为0.5和1
Ag。时与未掺杂的CAC比较比电容分别提高了
60.1%和68.6%。这说明了锰掺杂后增加的赝电容极大的增加了复合材料的比电容。
CAC.Mn.4.1在电流密度为0.5
Ag’1时比电容达到243.5g~。交流阻抗测试表明炭锰
复合材料比CAC在低频率区域表现出更好的电容特性。电极循环寿命测试表明其在
装的对称性电容器随着功率密度的提升,能量密度下降并不十分明显,有较好的保持
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