酶解木质素炭的制备及其电化学性能研究

摘要

以纯化的酶解木质素为碳源,通N_(2)条件下高温炭化1、2和3 h制备了酶解木质素炭LC_(1)、LC_(2)、LC_(3)。采用SEM、TEM和氮气吸附/脱附等温线对炭材料进行分析,结果表明:LC_(1)、LC_(2)、LC_(3)的表面具有微孔、介孔和大孔结构,其比表面积分别为894.75、1376.74和776.47 m^(2)/g,孔容分别为0.41、0.70和0.40 cm^(3)/g。XRD和拉曼光谱分析表明,随着炭化时间的延长,酶解木质素炭的有序性逐渐增强。通过XPS分析表明酶解木质素炭主要含有C、O和少量N元素。采用三电极体系,对LC_(1)、LC_(2)、LC_(3)的电化学性能进行测试,结果表明:LC_(2)的比电容最大,在0.2 A/g电流密度下的比电容为222.2 F/g,在高电流密度20 A/g时LC_(2)的比电容可达到149 F/g。进一步研究了LC_(2)在超级电容器中的实际应用,结果表明:组装的对称超级电容器的单电极比电容最大且电容保持率(70.2%)最高,在1 A/g电流密度下,LC_(2)超级电容器经5000次充放电循环测试,均表现出良好的倍率性能和电化学稳定性,且使用对称LC_(2)超级电容器组成的串联电池可直接点亮LED灯。