焦粉活性炭及其復(fù)合物電極材料的制備與性能研究.pdf

1、焦粉與其他煤基多孔材料不同，它具有灰分高、成分復(fù)雜、結(jié)構(gòu)致密、石墨化程度高等特點(diǎn)。從廢物再利用的角度出發(fā)，焦粉以其原料易得，價(jià)格低廉，受到廣泛關(guān)注。目前焦粉的再利用研究主要采用堿活化制備焦粉活性炭應(yīng)用于廢水處理等方面，而應(yīng)用于電極材料方面的研究報(bào)道較少。焦粉活性炭電極材料的制備其出發(fā)點(diǎn)在于拓展焦粉資源的應(yīng)用領(lǐng)域，保護(hù)生態(tài)環(huán)境；提高焦粉的利用率及其經(jīng)濟(jì)效益。
　　 本課題采用一定的方法分別制備出焦粉活性炭及其復(fù)合物電極材料，考察了

2、不同制備及測(cè)試條件下電極材料的電化學(xué)性能，確定最佳制備及測(cè)試條件。主要內(nèi)容如下：
　　 (1)以焦粉為原料，采用硝酸除灰、KOH浸漬-煅燒活化法制備焦粉活性炭，考察了活化溫度及活化時(shí)間對(duì)制備得到的焦粉活性炭電極材料電化學(xué)性能的影響。FESEM、BET測(cè)試表明焦粉活性炭具有相對(duì)較好的孔隙結(jié)構(gòu)及比表面積；EDS表明焦粉活性炭中有金屬氧化物的存在；XRD表明所得樣品具有一定的石墨化結(jié)構(gòu)；電化學(xué)測(cè)試表明在活化溫度為800℃，活化時(shí)間為3

3、h時(shí)所得焦粉活性炭電極材料的比電容達(dá)211F/g，并且具有較好的電化學(xué)性能。
　　 (2)采用共沉淀法制備CPAC-800℃-3h/Al代Ni(OH)2復(fù)合電極材料，考察了Al摻雜量及不同炭鎳比對(duì)復(fù)合電極材料的電化學(xué)性能影響。FESEM測(cè)試表明復(fù)合材料為片狀或花瓣?duì)罱Y(jié)構(gòu)；XRD表明所得樣品中活性物質(zhì)Ni(OH)2為α晶型；電化學(xué)測(cè)試表明當(dāng)Al摻雜量為4％、炭鎳比為1:1時(shí)所得比電容量最大：1173.6F/g，復(fù)合材料的電化學(xué)性能

4、相對(duì)最佳。
　　 (3)采用溶膠-凝膠法制備CPAC-800℃-3h/α-Co(OH)2復(fù)合電極材料，考察了不同的鈷復(fù)合量對(duì)復(fù)合電極材料的電化學(xué)性能影響。FESEM測(cè)試表明復(fù)合材料為花狀結(jié)構(gòu)；XRD表明所得樣品中活性物質(zhì)Co(OH)2為α晶型；電化學(xué)測(cè)試表明當(dāng)鈷復(fù)合量達(dá)到30%時(shí)，復(fù)合材料電極的比電容達(dá)到472.3F/g，具有較好的電化學(xué)性能。
　　 (4)采用溶膠-凝膠法制備出復(fù)合材料前驅(qū)體及納米棒狀CPAC-800℃

5、-3h/Mn3O4復(fù)合電極材料，考察了錳復(fù)合量對(duì)復(fù)合電極材料前驅(qū)體及不同煅燒溫度、時(shí)間對(duì)納米棒狀CPAC-800℃-3h/Mn3O4復(fù)合電極材料表觀形貌及電化學(xué)性能的影響。FESEM測(cè)試表明復(fù)合材料為納米棒狀結(jié)構(gòu)；XRD表明所得樣品中錳氧化物對(duì)應(yīng)為具有混相的Mn3O4；電化學(xué)測(cè)試表明當(dāng)錳復(fù)合量為20%時(shí)，復(fù)合材料前驅(qū)體具有較好的電化學(xué)性能。在煅燒溫度為500℃，煅燒時(shí)間為3h時(shí)，納米棒狀CPAC-800℃-3h/Mn3O4復(fù)合材料電極的