【摘 要】
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随着化石能源的不断消耗,人们对于清洁能源的需求日益迫切,能源的储存与利用已经成为研究热点。储存与利用能源的同时兼顾环境的可持续发展是当今人类追求生产力发展与环境生态可持续的重要课题。超级电容作为一种潜力巨大,环保高效的储能设备,近些年来持续受到研究与关注。生物质废弃物每年产量巨大,利用生物质制备的生物炭材料在众多领域得到了普遍应用。其中生物炭用于超级电容的电极材料近年来受到广泛关注。本文利用KOH
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随着化石能源的不断消耗,人们对于清洁能源的需求日益迫切,能源的储存与利用已经成为研究热点。储存与利用能源的同时兼顾环境的可持续发展是当今人类追求生产力发展与环境生态可持续的重要课题。超级电容作为一种潜力巨大,环保高效的储能设备,近些年来持续受到研究与关注。生物质废弃物每年产量巨大,利用生物质制备的生物炭材料在众多领域得到了普遍应用。其中生物炭用于超级电容的电极材料近年来受到广泛关注。本文利用KOH作为活化剂改性制备了浒苔生物炭材料,同时研究了其作为超级电容电极材料的电化学性能。采用了SEM、BET、XRD、拉曼光谱、XPS、FITR及元素分析等方法解析了浒苔生物炭材料的结构特点及理化性质,并采用循环伏安法与恒定电流充放电法和交流阻抗法研究生物炭电化学特性,为浒苔生物炭材料的储能利用提供经验与方法,本论文具体研究结果如下:（1）以KOH作为活化剂,使用碳化-化学活化法制备了浒苔生物炭材料,在活化温度为700℃,生物炭与KOH质量比为1:3（质量比,下文同）时制得的浒苔生物炭具有最佳的比表面积,最大比表面积达到1574 m~2/g,其中由微孔贡献体积为1416 m~2/g,微孔孔体积为0.65 cm~3/g,占总孔体积为0.75。（2）以生物炭与KOH活化剂比例为1:3,探究该比例条件下最高活化温度对碳材料结构与理化性质影响。在三电极系统条件下,1 M Na2SO4作为电解质溶液,活化温度为700℃时制备的生物炭（EPA-3-700）在1 A/g电流密度条件下,比电容大小为80.80 F/g。在对称电极系统条件下,1 M Na2SO4作为电解质溶液,活化温度为600℃时制备的生物炭（EPA-3-600）在0.5 A/g电流密度条件下,比电容大小为102.19 F/g。（3）以生物炭活化温度700℃,探究不同KOH活化剂比例对碳材料的微观结构与理化性质影响。在三电极系统条件下,1 M Na2SO4作为电解质溶液,活化比例为1:2时制备的生物炭（EPA-2-700）在1 A/g电流密度条件下,比电容大小为102.02 F/g。在对称电极系统条件下,1 M Na2SO4为电解质溶液,EPA-2-700在0.5 A/g电流密度条件下,比电容大小为99.18 F/g,且在电流密度为5 A/g条件下,经10000次循环后比电容仍能保持为93.3%,展现出良好的循环稳定性。在电流密度达到10 A/g条件下,比电容大小为60.04 F/g,电容保持率为61%。
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