煤系腐殖酸基炭材料的制備及應用

第1章超級電容器及制備材料概述1
1．1引言1
1．2超級電容器概述2
1．2．1雙電層電容器2
1．2．2氧化還原電容器3
1．3活性炭電極材料的研究進展4
1．3．1比表面積4
1．3．2孔徑分布5
1．3．3表面性質(zhì)6
1．3．4活性炭電極材料的制備7
1．4氧化石墨類電極材料的研究進展9
1．4．1炭材料晶體結(jié)構(gòu)9
1．4．2氧化石墨類電極材料10
1．5活性炭及氧化石墨類電極材料研發(fā)中存在的問題10
1．5．1活性炭電極材料研發(fā)中存在的問題10
1．5．2氧化石墨類電極材料研發(fā)中存在的問題11
1．6研究意義與研究內(nèi)容11
1．6．1選題意義11
1．6．2研究內(nèi)容12
第2章腐殖酸(鉀)基炭材料的制備與性能測定14
2．1實驗原料與儀器設(shè)備14
2．1．1實驗原料與試劑14
2．1．2腐殖酸及腐殖酸鉀的制備與純化15
2．1．3腐殖酸（鉀）主要質(zhì)量指標測定16
2．1．4主要儀器設(shè)備16
2．2腐殖酸(鉀)基炭材料的制備16
2．3炭材料的表征18
2．3．1孔結(jié)構(gòu)18
2．3．2炭材料表面性質(zhì)分析18
2．3．3炭材料的微晶結(jié)構(gòu)及表面形貌分析19
2．3．4收率19
2．3．5腐殖酸鉀的炭化過程分析20
2．4模擬超級電容器的組裝20
2．4．1炭材料電極的制備20
2．4．2模擬超級電容器的組裝20
2．5炭材料電極潤濕性的測定21
2．6超級電容器電化學性能測試21
2．6．1恒電流充放電測試21
2．6．2循環(huán)伏安測試21
2．6．3交流阻抗測試22
2．6．4自放電測試22
2．6．5漏電流測試23
2．6．6循環(huán)性能測試23
第3章腐殖酸鉀基炭材料的制備工藝研究24
3．1引言24
3．2腐殖酸鉀基炭材料的制備工藝研究25
3．2．1炭化溫度對炭材料孔結(jié)構(gòu)及收率的影響25
3．2．2炭化時間和升溫速率對炭材料孔結(jié)構(gòu)及收率的影響28
3．3純化腐殖酸鉀基炭材料的制備及其孔結(jié)構(gòu)29
3．3．1炭化溫度對炭材料孔結(jié)構(gòu)的影響30
3．3．2腐殖酸鉀原料種類對炭材料孔結(jié)構(gòu)的影響31
第4章低堿炭比條件下腐殖酸基炭材料的制備與微觀結(jié)構(gòu)表征34
4．1引言34
4．2低堿炭比條件下腐殖酸基炭材料的制備34
4．3低堿炭比條件下腐殖酸基炭材料的孔結(jié)構(gòu)35
4．3．1腐殖酸基炭材料的孔結(jié)構(gòu)35
4．3．2純化腐殖酸基炭材料的孔結(jié)構(gòu)37
4．4煤與生物質(zhì)基炭材料的制備及其孔結(jié)構(gòu)38
4．5低堿炭比下腐殖酸基炭材料的微觀結(jié)構(gòu)40
4．5．1炭材料的微晶結(jié)構(gòu)40
4．5．2炭材料的拉曼光譜分析41
4．5．3炭材料的表面形貌41
4．6低堿炭比下腐殖酸基炭材料的XPS分析43
第5章腐殖酸(鉀)基炭材料的結(jié)構(gòu)及形成機理46
5．1引言46
5．2腐殖酸鉀的炭化過程46
5．2．1腐殖酸鉀的熱分析46
5．2．2腐殖酸鉀炭化析出氣體的組分分析47
5．2．3炭化中間體的性質(zhì)分析49
5．2．4腐殖酸鉀的炭化過程分析51
5．3腐殖酸鉀炭化過程中的自催化活化機理51
5．4腐殖酸鉀基炭材料的結(jié)構(gòu)及形成機理53
5．4．1腐殖酸鉀基炭材料的XRD分析53
5．4．2腐殖酸鉀基炭材料的拉曼光譜分析54
5．4．3腐殖酸鉀基炭材料的XPS分析55
5．4．4腐殖酸鉀基炭材料的微觀形態(tài)56
5．4．5腐殖酸鉀基炭材料的宏觀形貌59
5．5腐殖酸(鉀)基炭材料孔結(jié)構(gòu)的發(fā)育機理59
5．5．1炭材料狹縫狀孔隙的發(fā)育機理60
5．5．2炭材料層次孔徑分布的形成機理60
第6章腐殖酸(鉀)基炭材料的電化學性能64
6．1引言64
6．2恒流充放電性能64
6．2．1腐殖酸鉀基炭材料的恒流充放電性能64
6．2．2腐殖酸基炭材料的恒流充放電性能69
6．2．3煤與生物質(zhì)基炭材料的恒流充放電性能71
6．3循環(huán)伏安特性71
6．3．1腐殖酸鉀基炭材料的循環(huán)伏安性能71
6．3．2腐殖酸基炭材料的循環(huán)伏安性能74
6．4交流阻抗特性75
6．5漏電流特性77
6．6自放電特性78
6．7循環(huán)性能79
6．7．1比電容的變化79
6．7．2循環(huán)伏安性能的變化81
6．7．3交流阻抗特性的變化82
第7章腐殖酸(鉀)基炭材料的儲能機理85
7．1引言85
7．2腐殖酸(鉀)基炭材料的儲能機理85
7．2．1腐殖酸鉀基炭材料的組成與結(jié)構(gòu)特征85
7．2．2腐殖酸基炭材料的組成與結(jié)構(gòu)特征86
7．2．3腐殖酸鉀基炭材料的儲能機理87
7．2．4腐殖酸基炭材料比電容的影響因素89
7．3腐殖酸(鉀)基炭材料循環(huán)伏安特性的機理探討90
7．4腐殖酸基炭材料循環(huán)性能的機理探討90
7．4．1比電容的變化機理90
7．4．2循環(huán)伏安與交流阻抗特性的變化機理91
第8章研究成果與展望93
8．1主要研究成果93
8．2創(chuàng)新點94
8．3展望95
參考文獻96