生物质碳材料的备及电化学性能.pdf

A Dissertation Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master in Engineering Preperation and Electrochemical Performance of Biomass based Carbon Materials Ph.D. Candidate ： Chengcheng Zhang Major ： Materials Science and Engineering Supervisor ： Prof. Jijiang Fu Wuhan University of Science and Technology Wuhan, Hubei 430081, P.R.China May 19, 2015 万方数据 万方数据 摘 要 超级电容器是一种具有大的功率密度、长的循环寿命、高的安全性的新型 储能器件，广泛应用于便携电子设备、混合动力汽车等领域。碳材料因其高导 电性、廉价以及高化学稳定性，是目前商用的最主要超级电容器材料。将废弃 生物质转化为碳材料不仅合理利用了资源，而且从一定程度上解决了传统处理 方式造成的环境问题。本论文以三种不同的生物质为前驱体，分别通过与KOH 的活化处理得到多孔结构的活性炭，并通过进一步的复合，优化材料整体电容 性能。 2 1 2523.4 m /g （）以稻壳为前驱体，经过活化处理后得到具有高比表面积（ ） 的多孔活性炭，在1 A/g 的电流密度下的比电容高达250 F/g ，循环稳定性也较 为突出，经过 10000 次循环之后比电容仍能保持初始的86.6 %； 2 （）以柚子皮为前驱体，活化处理得到的多孔活性炭与石墨烯和碳纳米管 复合制备成柔性自支撑的膜电极，不需要额外的粘合剂和集流体，直接作为电 极材料应用。石墨烯和碳纳米管不仅作为整体结构的三维导电网络，而且极大 提升了材料的机械弯折性能。其中的活性炭贡献的比电容从187 F/g 提高到210 F/g ，倍率性能也有一定的改善； （3 ）将葡萄糖与氧化石墨烯混合水热制备了片层结构的石墨烯/活性炭复 合材料，后续的活化处理改善了活性炭的比表面积，更有利于电解液的浸润和 离子的迁移，插入其中的石墨烯片层提供了良好的电子导电性，为材料整体性 能的优异提供了保证。 关键词：生物质；超级电容器；多孔活性炭；复合材料 I 万方数据 Abstract Supercapacitors, which are efficient energy storage devices with superior power density, long cycle life, high security, are widely used in the field of portable electroni