炭氣凝膠的常壓干燥制備及其超電容行為.pdf

1、本文主要圍繞如何在常壓下制備超電容器用炭氣凝膠進行研究,目的是提高炭氣凝膠的比電容和簡化制備工藝.具體的說包括以下四個方面: 1.醋酸鈉作為一個新型的聚合催化劑,用來在常壓干燥下制備了炭氣凝膠,從而取代了超臨界干燥,縮短了聚合時間.考察了催化劑的濃度、裂化溫度、丙酮交換和電解液種類等對比電容的影響.通過掃描電子顯微鏡、循環(huán)伏安、交流阻抗和計時電勢法對樣品表面形貌和電化學性質(zhì)進行了表征.結(jié)果表明醋酸鈉不僅導致了互聯(lián)的納米粒子,連通

2、的孔結(jié)構(gòu),而且導致了電容的提升.炭氣凝膠的比電容高達296F/g. 2.在高的催化劑濃度下,過氧化合物在聚合過程中用作新的添加劑,實現(xiàn)了常壓干燥取代超臨界干燥來制備炭氣凝膠.通過改變催化劑濃度和過氧化合物含量,研究了炭氣凝膠比電容的變化.樣品的物理性質(zhì)和電化學性能通過掃描電子顯微鏡、氮吸附、循環(huán)伏安、交流阻抗和計時電勢法進行了表征.結(jié)果顯示過氧化合物在防止氣凝膠的收縮、形成交聯(lián)的微球、增加比表面和改進電化學性質(zhì)方面起到了關(guān)鍵的作

3、用.通過使用過氧化合物作為添加劑,炭氣凝膠的比電容從85F/g增加至 256F/g. 3.通過冰凍前處理方法取代超臨界干燥制備了超電容器用炭氣凝膠.選用了三種類型的催化劑碳酸鈉(無機堿類)、硫酸(酸類)、碳酰胺(胺類).通過優(yōu)化R/C,R/W等條件,制備出高比電容的炭氣凝膠.樣品的物理性質(zhì)和電化學性能通過亞甲基藍比表面測試、循環(huán)伏安和交流阻抗法進行了表征.研究了比表面和比電容之間的關(guān)系,細致的研究了冰凍處理前后,以三種催化劑制備

4、的炭氣凝膠的比電容的變化.結(jié)果顯示,碳酰胺催化下經(jīng)過冷凍前處理制備的炭氣凝膠有很高的比電容和低的內(nèi)阻. 4.分別采用摻雜金屬鉛和鋅的方法,在常壓下制備了超電容器電極材料炭氣凝膠.通過調(diào)節(jié)金屬的含量優(yōu)化了制備工藝.通過掃描電鏡照片討論了材料微結(jié)構(gòu)對比電容的影響;通過循環(huán)伏安曲線研究了材料的電容特性;通過交流阻抗法研究了材料的電阻.所制備的材料具備典型的超電容性能,材料的電導率得到了改善,比電容也得到了顯著的提高.分別采用以氧化釹和