生物質(zhì)炭基復(fù)合材料的制備及其電容性能研究.pdf

1、超級(jí)電容器由于具有高比電容、高功率密度和長(zhǎng)循環(huán)壽命等優(yōu)良特性，在現(xiàn)代電源存儲(chǔ)系統(tǒng)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。電極材料是影響電容器電化學(xué)性能的主要因素之一，目前研究熱點(diǎn)主要集中在超級(jí)電容器的電極材料上，在這方面的研究主要有以下三種類(lèi)型：碳材料、金屬氧化物（金屬氫氧化物）材料和導(dǎo)電聚合物材料。本文分別闡述了生物質(zhì)炭/二氧化錳復(fù)合材料、生物質(zhì)炭/聚苯胺復(fù)合材料、WO3納米線的合成，表征以及作為超級(jí)電容器電極材料的應(yīng)用研究。分別用X射線衍射（XR

2、D）、拉曼光譜、掃描電鏡（FE-SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）、熱重分析（TGA）和氮?dú)馕摳降缺碚魇侄螌?duì)材料的形貌、結(jié)構(gòu)和組成進(jìn)行了比較系統(tǒng)的研究，并采用循環(huán)伏安、恒流充放電和交流阻抗等測(cè)試方法對(duì)材料的電化學(xué)性能進(jìn)行了考察。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴在不同溫度下直接碳化橘子皮制備了橘子皮基生物質(zhì)炭（OAC），通過(guò)氧化還原反應(yīng)，調(diào)整KMnO4與OAC的質(zhì)量比制備出一系列生物質(zhì)炭/二氧化錳（OAC-MnO2）復(fù)合材料。所制備的

3、OM1（OAC-8與KMnO4的質(zhì)量比為4:1）表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能，在電流密度為1 A g-1時(shí)比電容高達(dá)656 F g-1，并且OM1復(fù)合材料具有較高的容量倍率。經(jīng)過(guò)5000次的充/放電循環(huán)測(cè)試后，其比電容仍能保持在80％以上。⑵以栗子殼為碳源，800℃碳化制備具有多級(jí)結(jié)構(gòu)的新型生物質(zhì)炭材料（CAC8），然后與苯胺單體通過(guò)界面聚合得到生物質(zhì)炭/聚苯胺（CAC8/PANI）復(fù)合材料。測(cè)試結(jié)果表明，CAC8具有大的比表面積（1568.

4、0 m2g-1）和孔體積（0.94 cm3g-1）。相比之下，在1MH2SO4電解質(zhì)溶液中，CAC8比電容為207 F g-1，而CAC8/PANI復(fù)合材料比電容高達(dá)597 F g-1，并且經(jīng)過(guò)1000次充放電循環(huán)后，比電容保留率為80%。⑶以界面聚合和水熱反應(yīng)分別制備了CAC/PANI復(fù)合材料和WO3納米線，并以CAC/PANI為正極，WO3納米線為負(fù)極，在1 M H2SO4電解液中組裝出非對(duì)稱超級(jí)電容器（ASC）。采用恒流充放電、循