丝瓜络基和银耳基生物质多孔炭的制备、表征及性能研究

摘要

生物质多孔炭以比表面积大、孔结构发达、表面官能团丰富、原料可再生且绿色无污染等特点被广泛应用于吸附、分离、储能与催化等领域。由于多孔炭的孔结构参数、比表面积和表面化学对其应用性能起着最主要的决定作用，且与原料本身的特点及制备工艺密切相关。故选择恰当的生物质前躯体和制备方法，对材料的物理化学参数进行调控及研究结构与性能的关系具有重要的意义。
　　本文选择丝瓜络和生物菌两种生物质为碳前躯体，经H2O2和EDTA-2Na预处理，通过炭化和KOH活化后得到多孔炭材料。采用XPS、元素分析和N2吸脱附等表征方法研究了预处理、碱炭比对材料孔结构和表面化学的影响。其中以丝瓜络为前躯体制备得到的多孔炭具有适宜的孔分布和开孔型结构，碱炭比3∶1、800℃活化的样品BET比表面积达到2402m2 g-1，孔分布在0.7nm-2.7nm之间，各级孔道相互连通，且表面具有丰富的含氧官能团，因此表现出良好的电容性能和较高的循环稳定性。在三电极KOH超级电容体系中0.1Ag-1电流密度下比容量达499Fg-1，且在10Ag-1下依旧保持303F g-1的容量，循环性能优良，5Ag-1下循环10000次电容保持率为91.3％;两电极SBP-BF4/AN体系下，其表现出25.3Wh Kg-1的能量密度。以生物菌为前躯体制得的多孔炭BET比表面积高达3592m2 g-1，比丝瓜络炭具有更多的中孔，在三电极KOH超级电容体系中0.1Ag-1电流密度下比容量较高，且在15Ag-1下依旧保持288F g-1的容量。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 多孔炭

1．2．1 多孔炭概述

1．2．2 原料及制备工艺

1．2．3 多孔炭的结构及表面性能

1．3 多孔炭用于超级电容器

1．4 CO2捕获和储氢

1．4．1 CO2抽获

1．4．2 储氢

1．5 立题依据和研究内容

1．5．1 立题意义和背景

1．5．2 主要研究内容和预期创新之处

参考文献

第二章 实验部分

2．1 主要试剂、原料及仪器

2．2 样品的制备方法及步骤

2．2．1 丝瓜络基多孔活性炭的制备

2．2．2 生物菌基多孔活性炭的制备

2．3 表征与测试

2．3．1 热重分析(TG)

2．3．2 X-射线衍射分析(XRD)

2．3．3 扫描电子显微镜(SEM)

2．3．4 透射电子显微镜(TEM)

2．3．5 拉曼光谱分析(Raman)

2．3．6 元素分析测试

2．3．7 X射线光电子能谱分析(XPS)

2．3．8 气体吸附测试

2．3．9 电化学性能测试

第三章 丝瓜络基多孔炭的制备与表征

3．1 丝瓜络生物质TG／DTA分析

3．2 多孔活性炭形貌分析

3．3 XRD和拉曼分析

3．4 元素组成和XPS分析

3．5 N2吸附孔结构分析

3．6 电化学性能的研究

3．6．1 6M KOH三电极体系电化学性能分析

3．6．2 两电极1 M SBP-BF4／AN体系

3．7 本章小结

参考文献

第四章 生物菌基多孔炭的制备与表征

4．1 生物菌原料TG分析

4．2 生物菌基多孔炭形貌分析

4．3 拉曼分析

4．4 元素分析和XPS

4．5 N2吸附孔结构分析

4．6 CO2捕获性能

4．7 电化学性能

4．8 本章结论

参考文献

第五章 结论

致谢

研究成果及发表的学术论文

作者及导师简介