生物质基超级电容器电极材料：设计、制备和应用基础

　　本书介绍了生物质材料从“自上而下”和“自下而上”两个方向在超级电容器领域的应用，从多尺度归纳了厘米级生物质、微米级纤维素微纤丝和纳米级纤维素纳米纤丝在超级电容器电极领域的利用方式和研究现状，以实际案例的方式列举了磁控溅射法、溶剂热法、电沉积法等典型的生物质基电极材料制备方法，并结合具体材料归纳了多种现代表征技术在分析生物质基电极材料的宏微观结构和理化性质上的应用。此外，本书还剖析了原生或再生生物质基质的微观结构和理化性质对精准拆解、定向重组和异质复合等过程的影响机制，分析了生物质基质与电化学活性材料之间的界面结合机制，阐述了生物质基质在电化学反应过程中对活性、稳定性、动力学和响应性的增效机理。

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目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 资源、能源和环境 1
1.2 生物质概述 5
1.2.1 生物质的种类与分布状况 5
1.2.2 生物质的化学组成 11
1.2.3 生物质的特点 19
1.3 超级电容器概述 23
1.3.1 超级电容器的起源、面临的挑战与发展机遇 23
1.3.2 超级电容器的储能原理 29
1.3.3 超级电容器电极材料 36
1.4 本书的选题思路及内容介绍 44
参考文献 45
第2章 生物质在超级电容器电极领域的应用 62
2.1 木质基超级电容器电极材料 62
2.1.1 天然木基电极材料 62
2.1.2 碳化木基电极材料 64
2.2 纤维素微纤丝基超级电容器电极材料 67
2.3 纳米纤维素电极材料 69
2.3.1 纤维状电极 69
2.3.2 柔性薄膜/纸电极 71
2.3.3 柔性水凝胶电极 75
2.3.4 多孔气凝胶电极 75
2.4 小结 79
参考文献 80
第3章 仿地质生态系统的纤维素支撑金属Co/Co(OH)2“功能集聚体” 87
3.1 引言 87
3.2 纤维素支撑金属Co/Co(OH)2功能集聚体的制备 88
3.2.1 磁控溅射法在纤维素纤维表面原位沉积高导电金属Co 88
3.2.2 电氧化法在金属Co表面原位生长蜂巢状Co(OH)2 88
3.3 功能集聚体的设计策略和结构分析 89
3.4 功能集聚体的电化学性能和储能机理 93
3.5 非对称超级电容器器件构筑及其电化学性能 96
3.6 小结 100
参考文献 100
第4章 自支撑的柔性纤维素纤维支撑森林状Cu2O/Cu阵列 104
4.1 引言 104
4.2 纤维素纤维支撑森林状Cu2O/Cu阵列的制备 105
4.2.1 磁控溅射法在纤维素纤维表面构筑树干状Cu阵列 105
4.2.2 电氧化法在Cu阵列表面原位生长分枝状Cu2O 105
4.3 纤维素纤维支撑森林状Cu2O/Cu阵列的设计策略和结构分析 106
4.4 纤维素纤维支撑森林状Cu2O/Cu阵列的晶体结构、化学成分和孔隙结构 110
4.5 纤维素纤维支撑森林状Cu2O/Cu阵列的电化学性能和储能机理 112
4.6 对称超级电容器器件构筑及其电化学性能 116
4.7 小结 119
参考文献 120
第5章 纤维素衍生的碳气凝胶支撑自堆叠的层状FeOCl 124
5.1 引言 124
5.2 纤维素衍生的碳气凝胶支撑自堆叠的层状FeOCl的制备 127
5.2.1 纤维素衍生的碳气凝胶的制备 127
5.2.2 化学气相沉积法制备自堆叠的层状FeOCl 127
5.2.3 球磨法制备纤维素衍生碳气凝胶/FeOCl复合材料 127
5.2.4 制备阳极、阴极和ASC器件 127
5.3 FeOCl/纤维素衍生碳气凝胶复合材料的设计策略和微观形貌 128
5.4 FeOCl/纤维素衍生碳气凝胶复合材料的晶体结构、化学成分和比表面积 128
5.5 FeOCl/纤维素衍生碳气凝胶复合材料的电化学性能和储能机理 129
5.6 非对称超级电容器器件构筑及其电化学性能 137
5.7 小结 140
参考文献 140
第6章 自支撑的柔性高导电还原氧化石墨烯/聚吡咯/纤维素复合纸 145
6.1 引言 145
6.2 还原氧化石墨烯/聚吡咯/纤维素复合纸的制备 147
6.2.1 化学聚合法在纤维素纸表面包覆纳米聚吡咯 147
6.2.2 物理驱动石墨烯片在聚吡咯层中嵌插组装 147
6.3 化学聚合工艺对聚吡咯/纤维素复合纸的薄层电阻的影响 147
6.4 聚吡咯/纤维素复合纸的微观形貌和化学组成 149
6.5 氧化石墨烯浓度对复合纸的微观形貌的影响 150
6.6 还原氧化石墨烯/聚吡咯/纤维素复合纸的化学成分和比表面积 152
6.7 还原氧化石墨烯/聚吡咯/纤维素复合纸的电化学性能和导电稳定性 154
6.8 全固态柔性对称超级电容器器件构筑及其电化学性能 160
6.9 小结 163
参考文献 163
第7章 多层核壳结构的Cu2O/Cu/石墨/纤维素复合纸 168
7.1 引言 168
7.2 多层核壳结构的Cu2O/Cu/石墨/纤维素复合纸的制备 169
7.2.1 机械涂抹法和电沉积法构筑Cu/石墨/纤维素复合纸 170
7.2.2 电氧化法在Cu表面原位生长金字塔形Cu2O 170
7.3 Cu2O/Cu/石墨/纤维素复合纸的微观形貌和元素组成 170
7.4 Cu2O/Cu/石墨/纤维素复合纸的晶体结构 172
7.5 Cu2O/Cu/石墨/纤维素复合纸的电化学性能和储能机理 174
7.6 非对称超级电容器器件构筑及其电化学性能 178
7.7 小结 180
参考文献 180
第8章 具有核壳结构的MnO2纳米带包覆的柔性棉炭纤维毡 187
8.1 引言 187
8.2 MnO2纳米带包覆的柔性棉炭纤维毡的制备 188
8.2.1 高温热解法制备柔性棉炭纤维毡 188
8.2.2 溶剂热法在棉炭纤维毡表面原位生长MnO2纳米带 189
8.3 MnO2纳米带包覆的柔性棉炭纤维毡的设计策略和微观形貌 189
8.3.1 MnO2纳米带包覆的柔性棉炭纤维毡的设计策略 189
8.3.2 MnO2纳米带包覆的柔性棉炭纤维毡的微观形貌 190
8.4 MnO2纳米带包覆的柔性棉炭纤维毡的晶体结构和化学成分 192
8.4.1 MnO2纳米带包覆的柔性棉炭纤维毡的晶体结构 192
8.4.2 MnO2纳米带包覆的柔性棉炭纤维毡的化学成分 193
8.5 MnO2纳米带包覆的柔性棉炭纤维毡的电化学性能和储能机理 194
8.6 全纺织缠绕式非对称超级电容器器件的构筑及其电化学性能 197
8.7 小结 200
参考文献 201
第9章 MoSe2纳米花包覆的各向异性脱木素木炭框架 205
9.1 引言 205
9.2 MoSe2纳米花包覆的各向异性脱木素木炭框架的制备 207
9.2.1 各向异性脱木素木材框架的制备 207
9.2.2 水热法制备MoSe2纳米花 207
9.2.3 超声驱动MoSe2纳米花和脱木素木材框架组装 207
9.3 MoSe2纳米花包覆的各向异性脱木素木炭框架的微观形貌 207
9.4 MoSe2纳米花/脱木素木炭框架的晶体结构和化学成分 209
9.5 MoSe2纳米花/脱木素木炭框架的电化学性能和储能机理 211
9.6 非对称超级电容器器件构筑及其电化学性能 213
9.7 小结 216
参考文献 216
第10章 多层CuO包覆的各向异性脱木素木炭框架 221
10.1 引言 221
10.2 多层CuO包覆的各向异性脱木素木炭框架的制备 222
10.2.1 各向异性脱木素木炭框架的制备 222
10.2.2 水热法制备多层CuO 223
10.2.3 球磨法制备脱木素木炭框架/多层CuO复合材料 223
10.3 脱木素木炭框架/多层CuO的设计策略、微观形貌和元素分析 223
10.4 脱木素木炭框架/多层CuO的电化学性能和储能机理 227
10.5 各向异性木炭框架阳极材料的电化学性能 231
10.6 非对称超级电容器器件构筑及其电化学性能 232
10.7 小结 235
参考文献 235
第11章 木材及其生物炭支撑微纳米电化学活性材料 241
11.1 引言 241
11.2 木材支撑聚苯胺纳米棒 242
11.2.1 化学聚合法制备木材支撑聚苯胺纳米棒 242
11.2.2 木材支撑聚苯胺纳米棒的微观形貌 243
11.2.3 木材支撑聚苯胺纳米棒的结晶结构和化学成分 244
11.2.4 木材支撑聚苯胺纳米棒的电化学性能 246
11.3 木材衍生的生物炭支撑MnO2纳米片 248
11.3.1 溶剂热法制备木材衍生的生物炭支撑MnO2纳米片 248
11.3.2 木材衍生的生物炭支撑MnO2纳米片的微观形貌 248
11.3.3 木材衍生的生物炭支撑MnO2纳米片的结晶结构和化学成分 250
11.3.4 木材衍生的生物炭支撑MnO2纳米片的电化学性能 251
11.4 木材衍生的生物炭支撑聚吡咯纳米颗粒 255
11.4.1 化学聚合法制备木材衍生的生物炭支撑聚吡咯纳米颗粒 255
11.4.2 木材衍生的生物炭支撑聚吡咯纳米颗粒的微观形貌 256
11.4.3 木材衍生的生物炭支撑聚吡咯纳米颗粒的结晶结构和化学成分 258
11.4.4 木材衍生的生物炭支撑聚吡咯纳米颗粒的电化学性能 259
11.5 小结 262
参考文献 262