球形炭氣凝膠的制備及其在電化學(xué)方面的應(yīng)用.pdf

1、近幾年，球形炭氣凝膠由于其獨特的結(jié)構(gòu)性能在超級電容器和儲氫等方面有著廣闊的應(yīng)用前景，引起人們越來越多的關(guān)注。本論文以2，4-二羥基苯甲酸鉀(D)和甲醛(F)為原料，碳酸鉀(C)為催化劑，通過溶膠-凝膠和乳液聚合方法來制備球形炭氣凝膠。采用低溫N2吸附、IR、TG-DSC、SEM、TEM和粒徑分析等手段研究了炭氣凝膠的形貌和微觀結(jié)構(gòu)特征。考察了炭氣凝膠粒徑、球形度、比表面積和孔分布的影響因素。發(fā)現(xiàn)攪拌速度、表面活性劑量、催化劑添加量和炭化

2、對氣凝膠的粒徑分布有不同程度的影響，但制備條件對氣凝膠的球形度影響很小。超臨界干燥的樣品的比表面積比常壓干燥的大。比表面積隨著催化劑添加量的增大而增加。
　　 通過離子交換法分別將Fe、Co和Ni摻雜到氣凝膠中。炭化后，氣凝膠仍是規(guī)整的球形結(jié)構(gòu)，但顆粒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)了納米金屬顆粒和納米石墨帶；石墨層間距均在0.34nm左右。N2吸附測試發(fā)現(xiàn)摻雜金屬后，炭氣凝膠的比表面積均下降，但孔徑都變大。摻雜Ni的樣品中，金屬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高

3、達13.84％。
　　 考察了不同活化方式對炭氣凝膠結(jié)構(gòu)和性能的影響。用KOH和水蒸氣進行活化，樣品均保持了規(guī)整的球形結(jié)構(gòu)。用KOH活化時，隨著溫度升高，產(chǎn)物收率降低，但吸附性能提高；活化溫度為800℃時，樣品的比表面積增大至2000m2/g，孔徑呈多元分布。水蒸氣活化后，收率比KOH活化的高，其碘吸附值為491m2/g。
　　 以球形炭氣凝膠作超級電容器的電極材料進行恒流充放電測試和循環(huán)伏安測試。結(jié)果表明，電極反應(yīng)主要

4、為雙電層電容上的電荷轉(zhuǎn)移反應(yīng)，具有充放電效率高、性能穩(wěn)定等優(yōu)點。超級電容器的比電容隨著催化劑添加量的增大而增大，在超臨界干燥下，2，4-二羥基苯甲酸和催化劑的摩爾比為100的樣品具有最高的比電容，達142F/g。經(jīng)KOH活化后，樣品的比電容都比未活化的高；當(dāng)KOH與炭氣凝膠質(zhì)量比為4:1時，比電容最高為195F/g。摻雜金屬后，樣品的比電容都顯著下降。
　　 電化學(xué)儲氫測試表明，催化劑添加量對儲氫容量有影響。DC500的樣品的儲