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超级电容器作为一种较为新型的储能装置,由于其能量密度高,充放电速率快,循环性能优良,安全且后期维护成本低等优点,引起了广大学者的关注。如何高效的获取具有优良电化学性能且环境友好的电极材料是需要解决的首要问题。由于具有可持续性、来源丰富、低成本等优势,生物质材料在制备高性能电极材料等方面展示出了巨大的潜力。为此,本论文选用生物质废弃物油茶果壳作为前驱体,通过简单地碳化和活化制备了一系列油茶果壳衍生的生物质碳材料。本论文的主要研究内容如下:(1)以油茶果壳为前驱体,通过水热碳化制备了生物质分级多孔碳材料(BHPCs),研究了使用KOH作为活化剂时,活化剂与生物质碳材料质量比之间的关系(KOH/C为1,2,3时,分别记为BHPC-1、BHPC、BHPC-3)。BET测试结果表明,BHPC-1、BHPC和BHPC-3的比表面积分别为1298 m~2 g-1、1483.9m~2 g-1、1581.6 m~2 g-1,微孔比例分别为77.47%、74.31%和54.93%。在碱性环境6M KOH中,BHPC-1、BHPC、BHPC-3的比电容分别表现为166.4 F g-1,215 F g-1,191.7 F g-1(1 A g-1)。在50 A g-1时,BHPC-1、BHPC、BHPC-3的比电容分别保持为120 F g-1,177.5 F g-1,135 F g-1,保持率分别为72.12%,82.56%,70.42%。使用1M H2SO4为电解质,在1 A g-1的电流密度下,BHPC-1、BHPC、BHPC-3的比电容为201.2 F g-1,221.7 F g-1,201.7 F g-1。在50 A g-1电流密度下,BHPC-1、BHPC、BHPC-3的比电容分别保持为115 F g-1,130 F g-1,115 F g-1电容保持率,57.16%,58.64%,57.62%。综合分析,BHPC的电化学性能最佳。(2)以油茶果壳为前驱体,在KOH/C质量比为2的基础上,使用(NH4)3PO4、NH4Cl、(NH4)2SO4和NH4HCO3四种铵盐辅助KOH活化(产物分别记为BHPC-AP、BHPC-AC、BHPC-AS、BHPC-AB),探究不同铵盐对于其结构和电化学性能的影响。BET结果显示,BHPC-AP、BHPC-AC、BHPC-AS、BHPC-AB四种样品的比表面积分别为1624.8 m~2 g-1、1874.6 m~2 g-1、1822.4 m~2 g-1和1483.3 m~2 g-1。制备的BHPC-AP具有较多微孔,并且形成相互连接的分级多孔结构。BHPC-AP、BHPC-AC、BHPC-AS、BHPC-AB在6 M KOH中1 A g-1处的比电容分别为253.7F g-1、245.89 F g-1、189.69 F g-1和215.16 F g-1,在50 A g-1的电流密度下比电容分别保持为225.6 F g-1、207.64 F g-1、163.91 F g-1和190.61 F g-1,保持率分别为88.9%、84.44%、86.41%和88.59%。由此可见,在这些铵盐中(NH4)3PO4和NH4Cl表现出积极的作用,NH4HCO3几乎没有表现出作用,但是(NH4)2SO4对所制备的BHPC的电容性能产生了负面作用。此外,BHPC-AP SC可提供268.3 W kg-1的功率密度和12.18 Wh kg-1的能量密度。20,000个循环后,电容保持率为94.4%(5 A g-1)。上述结果表明,(NH4)3PO4辅助的KOH活化是一种制备具有分级多孔碳结构的有效方法。(3)以油茶果壳为前驱体,在KOH/C质量比为2的基础上,通过加入不同质量的碳量子点(CD)制备了一系列的CD/BHPC-X(X代表所加入碳量子点的体积,分别为5、10、15、20mL,碳量子点的浓度为15 mg mL-1)。结果表明,碳量子点的加入可以显著提高BHPCs的比表面积,并且可以在BHPCs中引入N、O杂原子,从而可以有效的增加活性位点,提高生物质衍生碳材料的接触面积。其中,当加入的碳量子点体积为15 mL时,CD/BHPC-15的比表面积最大,为1750.4 m~2g-1,N、O杂原子的总含量为12.96%。电化学测试后的结果表明,CD/BHPC-15的电化学性能优于其他样品。在酸性环境1 M H2SO4中,CD/BHPC-15的比电容可达259 F g-1(1 A g-1)。当电流密度增加到50A g-1时,比容量仍然有198.2 F g-1,电容保持率为76.51%。CD/BHPC-15 SCs的功率密度为1112.24 W kg-1时,能量密度为6.21 Wh kg-1。此外,CD/BHPC-15 SCs在20000次循环之后,其电容性能几乎没有衰减,表现出了优异的循环稳定性。