论文部分内容阅读
本论文以胜利褐煤为原料,KOH为活化剂,采用炭化活化法和HNO3表面氧化改性法制备活性炭,采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、N2等温吸脱附、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）等表征活性炭结构及表面性质。将所制备活性炭用于双电层电容器（EDLC）的电极材料,通过恒流充放电、循环伏安和交流阻抗等方法测试活性炭电极的电化学性能。重点考察了活性炭制备条件和HNO3表面氧化改性对胜利褐煤基活性炭比表面积、孔结构及其电化学性能的影响。电化学性能测试表明,不同制备条件下的活性炭电极在6 mol L-1 KOH电解液中具有良好的充放电性能,且KOH体系下的比电容高于有机体系下的比电容。结果发现,增大活性炭的表面积可以提高活性炭电极的比电容,但两者不是简单的线性关系。比电容随着电流密度的增大呈现出不同程度的衰减,并且在高电流密度下具有较高的比电容保持率,表现出较好的大电流放电特性。经700 ℃炭化,800 ℃活化2 h（KOH/样品为4）制备的活性炭AC-K-4的比表面积为2550 m2g-1,孔容为1.24 cm3 g-1,比电容在电流密度是40 mA g-1时达到213 F g-1,200mA g-1时保持在175 F g-1。并且,该电极具有良好的循环稳定性,充放电循环1000次后,充放电效率保持在96%左右,表明制备的胜利褐煤基活性炭是EDLC适宜的电极材料。对活性炭进行HNO3氧化改性,活性炭的比表面积和孔容有所降低,但增加了活性炭表面的含氧官能团,其中羟基和羧基含量增加最为明显。结果表明,60%HNO3改性的活性炭电极AC-K-4在40 mA g-1时的比电容增加到245 F g-1,且活性炭表面引入的含氧官能团使其的润湿性有所增加,电荷迁移电阻和漏电流有所降低,进而提高了活性炭电极的能量密度。