改性稻壳基活性炭的制备及电化学性能的研究

来源 :吉林大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lee419444083
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超级电容器具有高功率密度、优异的可逆性和较长的循环寿命等特点,引起了全世界的广泛关注。炭材料作为电极材料广泛应用在超级电容器中,活性炭作为一种主要的炭材料是目前研究的热点。稻壳可以作为活性炭的原料,但是稻壳基活性炭用作超级电容器还存在着诸多问题,例如振实密度较低、体积电容性能较差、循环稳定性不理想等问题,这严重限制了稻壳基活性炭在超级电容器中的应用。本文采用不同的方法对稻壳基活性炭进行改性,系统研究了改性前后的电化学性能,主要研究成果如下:1.采用沥青对稻壳基活性炭进行表面修饰改性,制备沥青改性稻壳基活性炭,当沥青与稻壳基活性炭的质量比为1:5,热处理温度为400℃时,得到的沥青改性稻壳基活性炭在有机系电解液中的质量比电容为139.42 F/g,体积比电容为43.91 F/cc,高于未改性的稻壳基活性炭的体积比电容(33.84 F/cc),经恒流充放电10000次后的比电容保留率为91.77%,高于未改性的稻壳基活性炭的84.44%;当沥青与稻壳基活性炭的质量比为1:5,热处理温度为500℃时,在6mol/L的KOH电解液中的最佳质量比电容为178.74 F/g,恒流充放电10000次后的电容保持率为114.84%,优于未改性稻壳基活性炭的91.07%;2.采用沥青对脱硅稻壳炭复合改性的方法,共活化制备改性稻壳基活性炭。当沥青与稻壳炭的质量比为1:4,活化温度为700℃,所制备活性炭在6 mol/L的KOH电解液中通过循环测试,质量比电容为282.76 F/g,体积比电容为72.10 F/cc,优于未处理的237.01 F/g和56.11 F/cc,经20000次恒流充放电后比电容保持率为95.01%,优于未处理的88.71%;3.采用脱水固炭催化剂(LHAJLU)处理稻壳的方法,改变活性炭的多级孔道结构。当LHAJLU的质量浓度为5%时,稻壳炭化和活化的收率分别为51.00%和34.16%,高于未处理的稻壳的炭化和活化收率(35.50%和27.39%);明显提高了稻壳基活性炭的振实密度,由0.27 g/cm3提高到0.31 g/cm3,在1 mol/L的H2SO4电解液中的质量比电容为283.56 F/g,体积比电容为74.72 F/cc,恒流充放电10000次后的电容保持率为99.03%,优于未处理稻壳基活性炭(231.49 F/g、54.96 F/cc和91.49%);在6 mol/L的KOH电解液中的质量比电容为269.62 F/g,体积比电容为71.04 F/cc,恒流充放电10000次后的电容保持率为94.63%,优于未处理的稻壳基活性炭(247.19 F/g、56.74 F/cc和90.81%)。本论文通过不同改性处理方法制备稻壳基活性炭,提高了活性炭的振实密度、体积比电容、循环稳定性,为提高超级电容器电极材料的电化学性能提供了一种有效的研究思路。
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