碳基材料孔隙度高、比表面积大,可对液相中的重金属离子进行吸附。采用浸渍吸附的方式,能够有效调节吸附时间及被吸附金属离子的浓度,在实验范围内可控地制备碳基复合材料。碳基材料也因导电性、循环稳定性好而常作为双电层超级电容器的电极材料。在双电层超级电容器电极材料基础上复合可发生法拉第电荷反应的赝电容材料,能同时解决碳基材料比电容低、赝电容材料导电性差的问题。本文考虑到上述条件及相应问题,开展了活性炭、生物质活性炭和石墨毡复合材料的制备,实现了吸附金属离子后制备高电容性能超级电容器电极材料的目标,达到了一举两得的效果。本实验以活性炭为基底,采用搅拌浸渍后水热合成法,制备了活性炭复合碱式碳酸钴、碱式碳酸镍钴和氢氧化镍三种复合材料。通过调整搅拌浸渍时间和浸渍溶液浓度,总结这两个变量对样品电容性能的影响规律。经测试,基底材料活性炭比表面积为1890.7 m~2·g-1,活性炭复合氢氧化镍的比表面积为1123.8 m~2·g-1。通过对比,搅拌浸渍时间对样品电容性能的影响不大,电容性能随溶液浓度的增加而增强。当溶液浓度为3 mol·L-1,电流密度为1 A·g-1,搅拌时间分别为24 h、24 h和48 h时,所合成的活性炭复合件式碳酸钴、活性炭复合碱式碳酸镍钴和活性炭复合氢氧化镍三种样品,在各复合材料样品中比电容最大,分别为193.9 F·g-1、480.5 F·g-1和801.8 F·g-1。对样品AC@60Ni48在电流密度为10 A·g-1的条件下,进行5000次循环充放电,电容保持率为22.74%。以活性炭复合材料实验为基础,替换基底材料为椰壳活性炭,经测试其杂质较多,比表面积为667.3 m~2·g-1。当溶液浓度为1.5 mol·L-1,电流密度为1 A·g-1,搅拌时间为48 h时,样品的比电容为796.2 F·g-1,比活性炭组的低。替换基底材料为竹活性炭,经测试该基底材料无杂质,比表面积为1417.4 m~2·g-1。当溶液浓度为3 mol·L-1,电流密度为1 A·g-1,搅拌时间为24 h时,样品的质量比电容为1361.9 F·g-1,是普通活性炭复合氢氧化镍样品的1.6倍。采用与活性炭复合材料相同的搅拌浸渍法,替换基底材料为亲水型石墨毡,使用乙醇进行溶剂热法制备了石墨毡复合碱式碳酸镍钴。通过调节Co、Ni离子比例和样品溶液浓度,总结这两个变量对样品电容性能的影响规律。当硝酸盐含量为0.02 mol,Co:Ni=1:2,电流密度为5 m A·cm-2时,样品的面电容为11360.9 m F·cm-2,质量比电容为873.9 F·g-1。当硝酸盐含量为0.01 mol,Co:Ni=1:2,电流密度为5 m A·cm-2时,样品的面电容为14563.2m F·cm-2,质量比电容为997.5 F·g-1。降低样品浓度得到了更好的形貌和结晶度,电容性能得以升高,且Ni离子含量越高,样品电容性能越好。该论文有图50幅,表8个,参考文献147篇。