石墨化多孔碳材料的制備及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、在超級電容器的電極材料中，碳材料具有原料易得、理化性能穩(wěn)定、工作溫度范圍寬等優(yōu)點，是較理想的電極材料。本文以將蔗糖，葡萄糖為碳源，通過水熱法合成蔗糖，葡萄糖水熱碳焦前驅(qū)體，利用N i(CH3COO)2·4H2O，Ni(NO3)2·6H2O作為催化劑前驅(qū)體制備高度石墨化碳材料。對所制備材料的微觀形貌、結(jié)構(gòu)及電化學(xué)性能進行了研究。本論文的主要內(nèi)容如下：
　　1.通過水熱法合成蔗糖、葡萄糖水熱碳焦前驅(qū)體，利用空氣活化制備以蔗糖、葡萄糖為

2、碳源的活性炭材料。通過正交試驗獲得了制備以蔗糖為碳源的活性炭樣品（SAC）的最佳工藝條件：蔗糖濃度為1molL-1，反應(yīng)時間為12 h，反應(yīng)溫度為200℃，填充量為50﹪。通過正交試驗還得到以葡萄糖為碳源的活性炭樣品（GAC）的最佳制備條件：葡萄糖濃度為0.5molL-1，反應(yīng)時間為6 h，反應(yīng)溫度為180℃，填充量為30﹪。SAC和GAC都是分散均一的球狀結(jié)構(gòu)，SAC的直徑范圍為0.8到1μm，GAC的直徑范圍為0.4到0.7μm。樣

3、品GAC的比表面積為715m2 g-1，大于樣品SAC的比表面積(654 m2g-1)。樣品GAC在0.5 A g-1的比電容高達225 Fg-1，大于SAC在此電流密度下的比電容(198F g-1)。
　　2.以蔗糖和 Ni(NO3)2·6H2O共同水熱得到水熱碳焦前驅(qū)體，催化石墨化后得到高度石墨化碳材料（HGAC）。通過正交試驗獲得了HGAC的最佳制備條件：Ni(NO3)2·6H2O與蔗糖的劑量比為0.2，蔗糖濃度為0.75

4、mol L-1，反應(yīng)溫度是190℃，反應(yīng)時間是6 h。HGAC的d002和石墨化度分別為0.339 nm和0.58。HGAC在0.5 A g-1電流密度下的比電容高達232Fg-1，大于活性炭材料（AC）在此電流密度下的比電容(198F g-1)。
　　3.通過水熱碳焦作為前驅(qū)體制備活性炭材料，利用 Ni(CH3COO)2·4H2O作為催化劑前驅(qū)體制備高度石墨化碳納米線團材料（HGCN）。通過正交試驗獲得了HGCN的最佳制備條件：

5、Ni(CH3COO)2·4H2O與活性炭的劑量比是0.2，升溫速率是10℃min-1，焙燒溫度是900℃，焙燒時間是2 h。HGCN是由直徑為10～25 nm的碳納米線相互纏繞在一起組成的納米線團。X-射線衍射(XRD)測得碳納米線團材料d002的層面間距為0.337 nm，計算HGCN的石墨化度為0.81，說明HGCN具備很高的石墨化程度。HGCN在0.5 A g-1電流密度下比電容達到248F g-1，高于AC在同一電流密度下的比電