殼聚糖碳@Co基電極材料的制備及其超級(jí)電容性能研究.pdf_第1頁(yè)
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1、超級(jí)電容器電容大,能量密度高,充電快壽命長(zhǎng),在作為儲(chǔ)能原件和滿足大功率輸出方面具有特殊的優(yōu)勢(shì)?;钚蕴疾牧显县S富,易于合成,環(huán)境友好是目前商業(yè)化最成功的超級(jí)電容器電極材料。然而,傳統(tǒng)的活性碳材料串聯(lián)電阻大,不適用于大電流充放電;比表面積高,但是孔徑分布不均勻,存在大量的微孔,電解液難以進(jìn)入內(nèi)部,實(shí)際利用率小,容量只能達(dá)到理論值的10%~20%。
  有研究表明氮元素?fù)诫s有利于提高碳材料的電化學(xué)性能,因此本文以食品加工產(chǎn)生的副產(chǎn)物殼

2、聚糖為原料,在氮?dú)鈼l件下,不同溫度(700℃、800℃、900℃)碳化,制備一種摻雜氮元素的殼聚糖多孔碳。實(shí)驗(yàn)表明800℃碳化制備的殼聚糖碳在2mol/L的KOH電解液中,循環(huán)伏安掃描速度為1mV/s時(shí),首次循環(huán)比電容最高為64.42F/g,經(jīng)過(guò)20次循環(huán)電容保持在97.49%,表現(xiàn)出良好的循環(huán)性能。
  制備碳基復(fù)合材料也是改善材料電化學(xué)性能的有效手段。文中利用殼聚糖分子鏈上存在的大量羥基和氨基,及其對(duì)金屬離子的配位作用,制備出

3、殼聚糖@硝酸鈷干凝膠,干凝膠惰性氣體下一步完成碳化還原反應(yīng),合成殼聚糖碳@Co基復(fù)合電極材料。材料的高溫制備條件,使鈷單質(zhì)主要以立方型晶型存在于復(fù)合材料中。XRD和拉曼曲線分析發(fā)現(xiàn)硝酸鈷的參加會(huì)使得復(fù)合材料中的碳朝著不定型方向發(fā)展。比表面積與孔徑分析表明一定量的硝酸鈷參加,可以改善復(fù)合材料的孔結(jié)構(gòu),增大比表面積,提高材料的比電容。當(dāng)硝酸鈷的參量為10%時(shí),制備的復(fù)合材料比表面積達(dá)到194.37m2/g,循環(huán)伏安分析,在2mol/L的KO

4、H為電解液,1mV/s掃描速度下,首次循環(huán)比電容102.29F/g,經(jīng)過(guò)20次循環(huán)后電容保持在97.75%。
  為進(jìn)一步提高復(fù)合材料的比電容,文中以自制的殼聚糖碳為基體,在溶液中低溫條件下用NaBH4還原CoCl2,將具有不定型結(jié)構(gòu)的鈷單質(zhì)均勻負(fù)載到殼聚糖碳基體上,采用兩步法制備殼聚糖碳@Co復(fù)合電極材料。鈷單質(zhì)主要以不定型形式存在,這樣更有利于電極反應(yīng)的發(fā)生與深入。循環(huán)伏安分析表面,低溫條件下制備的復(fù)合材料,表現(xiàn)出鈷單質(zhì)的法拉

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