球形炭氣凝膠的制備及其在電化學(xué)方面的應(yīng)用.pdf

1、近幾年，球形炭氣凝膠由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)性能在超級(jí)電容器和儲(chǔ)氫等方面有著廣闊的應(yīng)用前景，引起人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。本論文以2，4-二羥基苯甲酸鉀(D)和甲醛(F)為原料，碳酸鉀(C)為催化劑，通過(guò)溶膠-凝膠和乳液聚合方法來(lái)制備球形炭氣凝膠。采用低溫N2吸附、IR、TG-DSC、SEM、TEM和粒徑分析等手段研究了炭氣凝膠的形貌和微觀結(jié)構(gòu)特征?？疾炝颂繗饽z粒徑、球形度、比表面積和孔分布的影響因素。發(fā)現(xiàn)攪拌速度、表面活性劑量、催化劑添加量和炭化

2、對(duì)氣凝膠的粒徑分布有不同程度的影響，但制備條件對(duì)氣凝膠的球形度影響很小。超臨界干燥的樣品的比表面積比常壓干燥的大。比表面積隨著催化劑添加量的增大而增加。
　　 通過(guò)離子交換法分別將Fe、Co和Ni摻雜到氣凝膠中。炭化后，氣凝膠仍是規(guī)整的球形結(jié)構(gòu)，但顆粒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)了納米金屬顆粒和納米石墨帶；石墨層間距均在0.34nm左右。N2吸附測(cè)試發(fā)現(xiàn)摻雜金屬后，炭氣凝膠的比表面積均下降，但孔徑都變大。摻雜Ni的樣品中，金屬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高

3、達(dá)13.84％。
　　 考察了不同活化方式對(duì)炭氣凝膠結(jié)構(gòu)和性能的影響。用KOH和水蒸氣進(jìn)行活化，樣品均保持了規(guī)整的球形結(jié)構(gòu)。用KOH活化時(shí)，隨著溫度升高，產(chǎn)物收率降低，但吸附性能提高；活化溫度為800℃時(shí)，樣品的比表面積增大至2000m2/g，孔徑呈多元分布。水蒸氣活化后，收率比KOH活化的高，其碘吸附值為491m2/g。
　　 以球形炭氣凝膠作超級(jí)電容器的電極材料進(jìn)行恒流充放電測(cè)試和循環(huán)伏安測(cè)試。結(jié)果表明，電極反應(yīng)主要

4、為雙電層電容上的電荷轉(zhuǎn)移反應(yīng)，具有充放電效率高、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。超級(jí)電容器的比電容隨著催化劑添加量的增大而增大，在超臨界干燥下，2，4-二羥基苯甲酸和催化劑的摩爾比為100的樣品具有最高的比電容，達(dá)142F/g。經(jīng)KOH活化后，樣品的比電容都比未活化的高；當(dāng)KOH與炭氣凝膠質(zhì)量比為4:1時(shí)，比電容最高為195F/g。摻雜金屬后，樣品的比電容都顯著下降。
　　 電化學(xué)儲(chǔ)氫測(cè)試表明，催化劑添加量對(duì)儲(chǔ)氫容量有影響。DC500的樣品的儲(chǔ)