蒲公英基三维分级多孔炭的制备及电化学性能

发布时间：2025-05-27 02:46

　　 以大连地区采集的新鲜蒲公英冠毛为碳源,通过清洗、活化、炭化过程制备了新颖的相互连通的三维分级多孔结构活性炭。采用热重分析仪、X射线衍射(XRD)仪、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱仪和电化学工作站对其物理性质、微观结构和电化学性能进行了表征,研究了活化温度和活化剂配比对炭电极电化学性能的影响。结果表明,活化温度为800℃、活化剂配比为2∶1的炭电极性能最优,5 A/g电流密度下电极的比电容为163 F/g,循环10 000次电容无衰减,表现出极佳的稳定性。这可归因于其独特的三维互通的多孔网络结构,这种结构有利于电解液进入活性炭的内部空间,从而最大程度地增大了材料与电解液的接触面积,增大了双电层储存电荷密度,进而提升了活性炭的电化学性能。

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【部分图文】：

图1 蒲公英冠毛的热重分析图

图1为蒲公英冠毛的热重分析图(TG),由TG曲线可知炭前驱体在高温环境下的失重过程主要分为三个阶段。第一阶段在100～200℃,样品的质量变化较为缓慢,此段主要是冠毛的物理脱水过程;第二阶段在200～600℃,失重速率先加快后降低,此段为生物质的蛋白质、多糖等有机物的化学键在....

图2 蒲公英活性炭的XRD谱

图2为三种不同温度下焙烧的蒲公英基活性炭的XRD谱,三种材料在2θ=23～26°之间存在一个较明显的衍射峰,在2θ=44°左右出现一个较平缓的峰,它们分别是活性炭的乱层类石墨结构中微晶(002)晶面和(100)晶面的特征衍射峰,与石墨的标准PDF卡片(656212)的衍射数据相吻....

图3 蒲公英活性炭的(a)氮吸附/脱附等温线和(b)孔径分布图

进一步研究活性炭材料的孔结构特性。图3a是样品的氮吸附/脱附等温线,可以看出,所有样品的吸附/脱附等温线均为第Ⅳ型吸附等温线。样品等温线的吸附分支曲线和脱附分支曲线均不一致,导致中间段出现了H3类型的回滞环等温线,在0.9～1.0的高相对压力下都未出现明显的饱和吸附平台,证明其存....

图4 蒲公英活性炭的拉曼光谱图

对三种焙烧温度下的活性炭进行拉曼光谱分析,结果如图4所示。从图4中可以观察到所有样品在1350cm-1处和1580cm-1处均出现两个尖锐的峰,它们分别对应碳的D带和G带。D带(1350cm-1)的出现通常与样品中无定形碳结构的存在有关,其峰值越大说明材料缺陷数量越多....

本文编号：4047386