生物質炭基復合材料的制備及其電容性能研究.pdf

1、超級電容器由于具有高比電容、高功率密度和長循環壽命等優良特性，在現代電源存儲系統中發揮著越來越重要的作用。電極材料是影響電容器電化學性能的主要因素之一，目前研究熱點主要集中在超級電容器的電極材料上，在這方面的研究主要有以下三種類型：碳材料、金屬氧化物（金屬氫氧化物）材料和導電聚合物材料。本文分別闡述了生物質炭/二氧化錳復合材料、生物質炭/聚苯胺復合材料、WO3納米線的合成，表征以及作為超級電容器電極材料的應用研究。分別用X射線衍射（XR

2、D）、拉曼光譜、掃描電鏡（FE-SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）、熱重分析（TGA）和氮氣吸脫附等表征手段對材料的形貌、結構和組成進行了比較系統的研究，并采用循環伏安、恒流充放電和交流阻抗等測試方法對材料的電化學性能進行了考察。
　　本研究主要內容包括：⑴在不同溫度下直接碳化橘子皮制備了橘子皮基生物質炭（OAC），通過氧化還原反應，調整KMnO4與OAC的質量比制備出一系列生物質炭/二氧化錳（OAC-MnO2）復合材料。所制備的

3、OM1（OAC-8與KMnO4的質量比為4:1）表現出優異的電化學性能，在電流密度為1 A g-1時比電容高達656 F g-1，并且OM1復合材料具有較高的容量倍率。經過5000次的充/放電循環測試后，其比電容仍能保持在80％以上。⑵以栗子殼為碳源，800℃碳化制備具有多級結構的新型生物質炭材料（CAC8），然后與苯胺單體通過界面聚合得到生物質炭/聚苯胺（CAC8/PANI）復合材料。測試結果表明，CAC8具有大的比表面積（1568.

4、0 m2g-1）和孔體積（0.94 cm3g-1）。相比之下，在1MH2SO4電解質溶液中，CAC8比電容為207 F g-1，而CAC8/PANI復合材料比電容高達597 F g-1，并且經過1000次充放電循環后，比電容保留率為80%。⑶以界面聚合和水熱反應分別制備了CAC/PANI復合材料和WO3納米線，并以CAC/PANI為正極，WO3納米線為負極，在1 M H2SO4電解液中組裝出非對稱超級電容器（ASC）。采用恒流充放電、循