ACM基活化炭氣凝膠的制備及其在雙電層電容器中的應(yīng)用.pdf

1、隨著化石類(lèi)能源的日益耗竭以及環(huán)境污染問(wèn)題的日漸突顯，綠色清潔能源受到社會(huì)越來(lái)越多的關(guān)注和重視，而作為新型儲(chǔ)能元件的雙電層電容器近年的發(fā)展尤其迅速。炭氣凝膠是一類(lèi)極具潛力和應(yīng)用前景的雙電層電容器用多孔炭電極材料。采用兩親性炭材料（ACM）制備炭氣凝膠，具有原料成本低廉，過(guò)程簡(jiǎn)單易行、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，符合綠色化工的理念，具有一定的科研價(jià)值與應(yīng)用前景。
　　本文以混酸氧化中溫煤瀝青制備的兩親性炭材料（ACM）為原料，通過(guò)對(duì)ACM溶解過(guò)程

2、和溶劑置換過(guò)程中溶劑的調(diào)控，制備出了不同形貌的有機(jī)氣凝膠，并對(duì)凝膠的結(jié)構(gòu)和形成機(jī)理作了初步分析。以丙酮置換法得到有機(jī)氣凝膠OAs-1，經(jīng)炭化穩(wěn)定化后，分別采用KOH活化法和ZnCl2活化法調(diào)節(jié)孔道結(jié)構(gòu)，制備活化炭氣凝膠。系統(tǒng)研究了活化條件對(duì)活化炭氣凝膠的形貌、收率、比表面積和孔道參數(shù)的影響，并考察了其作為雙電層電容器電極材料的電化學(xué)行為。
　　研究表明，采用KOH活化制備的活化炭氣凝膠PCAs具有非常高的比表面積，活化收率為20％

3、左右，低堿炭比活化時(shí)能夠較好保持炭氣凝膠的骨架結(jié)構(gòu)。堿炭比為1.5時(shí)，PCAs-1.5比表面積高達(dá)2598.2 m2/g，小中孔主要分布在2~5 nm。在30%KOH為電解液的雙電層電容器體系中，PCAs-1.5在0.05 A/g電流密度下的比容量高達(dá)283 F/g，40 A/g時(shí)的比容量仍然高達(dá)221.3 F/g，在5000次循環(huán)測(cè)試后的容量衰減僅為5.73%（電流密度為1 A/g條件下），表現(xiàn)出優(yōu)異的倍率性能和循環(huán)性能。ZnCl2作

4、為活化劑時(shí)，得到的ACAs樣品較好的繼承了炭氣凝膠的三維骨架形貌，并且具有高于80%的活化收率。ZnCl2制備的多孔炭以微孔為主，中孔主要分布在2~3 nm。實(shí)驗(yàn)得到的最優(yōu)活化條件為：活化溫度是500℃、ZnCl2/CAs的質(zhì)量比是3:1。在此條件下制備的ACAs-500-3-2樣品比表面積為1306.8 m2/g。在水系電容器中，樣品ACAs-500-3-2在電流密度為50 mA/g時(shí)的比容量高達(dá)255.2 F/g，40 A/g時(shí)比容