基于电化学的活化木材陶瓷基体材料制备及性能表征

摘要

为了扩展木材陶瓷在储能领域的应用,以废弃松木粉和酚醛树脂为原料,采用高温炭化和水热活化制备多孔活化木材陶瓷基体材料,探究工艺因素对木材陶瓷基体材料结构与性能的影响;借助扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(RS)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)、X射线光电子能谱(XPS)等手段对木材陶瓷基体材料进行表征。结果表明:在物料质量比为3∶7,温度为900℃,炭化2 h后,于180℃条件下水热活化6 h,可得到性能较好的试件;该试件呈现出三维网络结构,并在一定程度上保留了木材的天然结构特征;氮气吸附-脱附分析显示,活化后该试件比表面积可达1671.99 m^(2)·g^(-1);该试件主要由无定形碳和玻璃炭构成,同时含有无序的石墨微晶;该试件表面含有易于电解质浸润的含氧官能团;将该试件作为电极,以浓度为6 mol·L^(-1)的KOH为电解质,在扫描速率为0.1 A·g^(-1)时,比电容可达120.31 F·g^(-1),2000次循环充放电后比电容保持率为79.3%,说明所制得木材陶瓷基体材料的电化学性能良好,具有成为活性储能物质载体的潜力。