淀粉基炭微球的結(jié)構(gòu)及其在電化學電容器中的應(yīng)用研究.pdf

1、淀粉作為一種新興的炭質(zhì)材料前軀體，不僅具有低污染性、可再生性、來源廣泛性、經(jīng)濟適用性等優(yōu)點，還具有雜質(zhì)含量低、具有天然的球形結(jié)構(gòu)、碳元素含量高等獨特的優(yōu)勢。如果能夠通過一定的處理方法，在炭化過程中成功保持淀粉顆粒的球形結(jié)構(gòu)，便能得到具有良好球形度的炭微球材料。本文中采用不同的無機化學試劑成功地制備了能夠保持馬鈴薯淀粉球形結(jié)構(gòu)的炭微球，并研究了不同無機化學試劑的作用機理，分析了所得淀粉基炭微球的炭質(zhì)結(jié)構(gòu)特征。此外，通過一定的活化手段制備了

2、淀粉基活性炭微球，并對所得淀粉基活性炭微球的電化學性能進行了研究。
　　本文采用不同的無機化學試劑（磷酸、磷酸氫二銨、氯化銨）對淀粉熱分解過程進行促進作用，制備了具有不同炭質(zhì)結(jié)構(gòu)特點的淀粉基炭微球。磷酸類化學試劑（磷酸、磷酸氫二銨）對淀粉炭化過程的促進作用，主要基于其在穩(wěn)定化過程中與淀粉反應(yīng)生成磷酸酯鍵，促進C6位置上羥基的脫除，從而促進炭質(zhì)結(jié)構(gòu)的生成；而氯化銨對淀粉炭化過程的促進作用，實際上是由于其分解產(chǎn)生氯化氫，氯化氫對淀粉化

3、學脫水具有促進作用。銨鹽類化學試劑（磷酸氫二銨、氯化銨）中存在氨基，氨基在炭化過程中對類石墨微晶的生成具有促進作用；而磷酸類化學試劑（磷酸、磷酸氫二銨）在炭化過程中分解產(chǎn)生偏磷酸類化合物，從而對炭微晶結(jié)構(gòu)的有序堆疊起阻礙作用。
　　本文對以磷酸為浸漬試劑制備的淀粉基炭微球進行不同條件下的KOH活化處理，制備活性炭微球并將其用作雙電層電容器電極材料。研究結(jié)果表明，淀粉基活性炭微球在6mol/L-1KOH電解質(zhì)溶液中，具有優(yōu)異的電化學

4、性能，并在大電流條件下具有高電容量和良好的循環(huán)穩(wěn)定性。尤其是在堿炭比為4:1條件下制備的淀粉基活性炭微球，具有良好的倍率性能，在高達400mV/s的掃描速率下，循環(huán)伏安曲線仍能保持標準矩形形狀；在電流密度高達48.9A/g的條件下，仍能保持217F/g的高質(zhì)量比電容。
　　以馬鈴薯淀粉為前軀體，使用簡便、易操作的磷酸—水蒸氣混合活化方法，制備了一種具有良好孔徑分布的淀粉基活性炭微球。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)：隨著活化時間的延長，所得的淀粉基活