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超级电容器是一种介于传统电容器和二次充电电池之间的绿色储能器件,有着循环寿命长、功率密度高、充电时间短、工作温度范围宽等特性。电极材料是超级电容器的核心部件。通过制备性能突出的电极材料来提高超级电容器电容性能。本文以常见的农作物废弃物-稻壳作为为生物质碳前驱体,通过调控制备工艺,得到生物质碳,用于双电层超级电容器电极材料。再采用原位复合的形式制备生物质碳/MnO2复合材料,提升原碳材料的比电容。具体研究内容如下:选用稻壳作为碳源,采用NaOH溶液水热和去离子水水热两种预处理方法,和未处理的稻壳,接着进行碳化及KOH活化,得到稻壳多级孔碳材料。通过物理表征分析后可知,水热反应预处理后的碳材料石墨化程度和介孔数量增加。经NaOH溶液水热预处理得到的稻壳碳材料,比表面积高达2850 m2·g-1,介孔比达到49.3%。在6 M KOH中,HMMC-NaOH可以获得302 F·g-1的比电容。经5000次大电流充放电循环后,比电容保留率接近90%。采用NaOH溶液水热预处理后的稻壳作为碳源,经高温预碳化后,选用氢氧化钾、醋酸钾、柠檬酸钾和碳酸钾作为活化剂,制备生物质碳材料,并用于双电层超级电容器电极研究。通过表征分析不同活化剂对碳材料的形貌结构方面造成的影响。由氮吸脱附测试分析,采用氢氧化钾和醋酸钾活化得到的稻壳碳材料,比表面积最大,介孔数量也最多。电化学测试结果表明,在6 M KOH电解液中,两组碳材料,分别达到302 F·g-1和308 F·g-1。同时,充放电循环过后比电容保留率也最佳。经过分析还发现,微孔孔径尺寸在不同电流密度下,比电容的变化形势,促进了稻壳碳在超级电容器电极材料中的应用。以稻壳活性碳RHC-KOH和RHC-KAC作为载体,采用原位生长法制备生物质碳/MnO2复合材料,用于电极材料的研究。通过SEM观察MnO2的生长方式,经XPS分析材料的官能团及Mn元素的价键。氮吸脱附曲线分析复合材料比表面积和孔径分布情况。在1 M Na2SO4电解液中,复合材料比电容较生物质碳材料提升近80 F·g-1左右,碳材料的循环稳定性的优点也得到保留。