煤系腐殖酸基炭材料的制备及应用

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第1章超级电容器及制备材料概述1
1．1引言1
1．2超级电容器概述2
1．2．1双电层电容器2
1．2．2氧化还原电容器3
1．3活性炭电极材料的研究进展4
1．3．1比表面积4
1．3．2孔径分布5
1．3．3表面性质6
1．3．4活性炭电极材料的制备7
1．4氧化石墨类电极材料的研究进展9
1．4．1炭材料晶体结构9
1．4．2氧化石墨类电极材料10
1．5活性炭及氧化石墨类电极材料研发中存在的问题10
1．5．1活性炭电极材料研发中存在的问题10
1．5．2氧化石墨类电极材料研发中存在的问题11
1．6研究意义与研究内容11
1．6．1选题意义11
1．6．2研究内容12
第2章腐殖酸(钾)基炭材料的制备与性能测定14
2．1实验原料与仪器设备14
2．1．1实验原料与试剂14
2．1．2腐殖酸及腐殖酸钾的制备与纯化15
2．1．3腐殖酸（钾）主要质量指标测定16
2．1．4主要仪器设备16
2．2腐殖酸(钾)基炭材料的制备16
2．3炭材料的表征18
2．3．1孔结构18
2．3．2炭材料表面性质分析18
2．3．3炭材料的微晶结构及表面形貌分析19
2．3．4收率19
2．3．5腐殖酸钾的炭化过程分析20
2．4模拟超级电容器的组装20
2．4．1炭材料电极的制备20
2．4．2模拟超级电容器的组装20
2．5炭材料电极润湿性的测定21
2．6超级电容器电化学性能测试21
2．6．1恒电流充放电测试21
2．6．2循环伏安测试21
2．6．3交流阻抗测试22
2．6．4自放电测试22
2．6．5漏电流测试23
2．6．6循环性能测试23
第3章腐殖酸钾基炭材料的制备工艺研究24
3．1引言24
3．2腐殖酸钾基炭材料的制备工艺研究25
3．2．1炭化温度对炭材料孔结构及收率的影响25
3．2．2炭化时间和升温速率对炭材料孔结构及收率的影响28
3．3纯化腐殖酸钾基炭材料的制备及其孔结构29
3．3．1炭化温度对炭材料孔结构的影响30
3．3．2腐殖酸钾原料种类对炭材料孔结构的影响31
第4章低碱炭比条件下腐殖酸基炭材料的制备与微观结构表征34
4．1引言34
4．2低碱炭比条件下腐殖酸基炭材料的制备34
4．3低碱炭比条件下腐殖酸基炭材料的孔结构35
4．3．1腐殖酸基炭材料的孔结构35
4．3．2纯化腐殖酸基炭材料的孔结构37
4．4煤与生物质基炭材料的制备及其孔结构38
4．5低碱炭比下腐殖酸基炭材料的微观结构40
4．5．1炭材料的微晶结构40
4．5．2炭材料的拉曼光谱分析41
4．5．3炭材料的表面形貌41
4．6低碱炭比下腐殖酸基炭材料的XPS分析43
第5章腐殖酸(钾)基炭材料的结构及形成机理46
5．1引言46
5．2腐殖酸钾的炭化过程46
5．2．1腐殖酸钾的热分析46
5．2．2腐殖酸钾炭化析出气体的组分分析47
5．2．3炭化中间体的性质分析49
5．2．4腐殖酸钾的炭化过程分析51
5．3腐殖酸钾炭化过程中的自催化活化机理51
5．4腐殖酸钾基炭材料的结构及形成机理53
5．4．1腐殖酸钾基炭材料的XRD分析53
5．4．2腐殖酸钾基炭材料的拉曼光谱分析54
5．4．3腐殖酸钾基炭材料的XPS分析55
5．4．4腐殖酸钾基炭材料的微观形态56
5．4．5腐殖酸钾基炭材料的宏观形貌59
5．5腐殖酸(钾)基炭材料孔结构的发育机理59
5．5．1炭材料狭缝状孔隙的发育机理60
5．5．2炭材料层次孔径分布的形成机理60
第6章腐殖酸(钾)基炭材料的电化学性能64
6．1引言64
6．2恒流充放电性能64
6．2．1腐殖酸钾基炭材料的恒流充放电性能64
6．2．2腐殖酸基炭材料的恒流充放电性能69
6．2．3煤与生物质基炭材料的恒流充放电性能71
6．3循环伏安特性71
6．3．1腐殖酸钾基炭材料的循环伏安性能71
6．3．2腐殖酸基炭材料的循环伏安性能74
6．4交流阻抗特性75
6．5漏电流特性77
6．6自放电特性78
6．7循环性能79
6．7．1比电容的变化79
6．7．2循环伏安性能的变化81
6．7．3交流阻抗特性的变化82
第7章腐殖酸(钾)基炭材料的储能机理85
7．1引言85
7．2腐殖酸(钾)基炭材料的储能机理85
7．2．1腐殖酸钾基炭材料的组成与结构特征85
7．2．2腐殖酸基炭材料的组成与结构特征86
7．2．3腐殖酸钾基炭材料的储能机理87
7．2．4腐殖酸基炭材料比电容的影响因素89
7．3腐殖酸(钾)基炭材料循环伏安特性的机理探讨90
7．4腐殖酸基炭材料循环性能的机理探讨90
7．4．1比电容的变化机理90
7．4．2循环伏安与交流阻抗特性的变化机理91
第8章研究成果与展望93
8．1主要研究成果93
8．2创新点94
8．3展望95
参考文献96