梯级孔生物质活性炭的制备及其电容特性研究
来源期刊：材料导报2018年第19期
论文作者：史长亮 邢宝林 曾会会 张双杰 郭晖 贾建波 张传祥 田野 朱阿辉 张青山
文章页码：3318 - 6655
关键词：柚子皮;生物质活性炭;超级电容器;电极材料;电容特性;
摘 要：以柚子皮为原料,采用预先炭化-KOH活化工艺制备生物质活性炭,并将其用作超级电容器电极材料。采用低温氮气吸附、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）及X射线光电子能谱（XPS）等方法表征生物质活性炭的孔结构、表面形貌等微观结构和表面化学性质,利用恒流充放电、循环伏安、漏电流等手段探究生物质活性炭用作电极材料的电化学特性。研究表明:柚子皮经预先炭化-KOH活化处理可以制备出比表面积为1 3472 269m2/g,总孔容达0.6421.283cm3/g,中孔比例为23.83%48.90%的高品质生物质活性炭。该生物质活性炭具有发达的比表面积、"大孔-中孔-微孔"三维贯通梯级孔结构,且表面富含羰基、酚羟基及羧基等含氧官能团,是一种比较理想的超级电容器电极材料。生物质活性炭电极材料在KOH电解液中具有优异的电容特性,在50mA/g电流密度下的比电容最高可达243F/g,5 000mA/g电流密度下的比电容仍可保持为175F/g,且具有优异的循环稳定性,循环1 000次后比电容保持率高达93.34%,漏电流仅为0.006 3mA。生物质活性炭优异的电化学特性与其发达的比表面积、"大孔-中孔-微孔"三维贯通梯级孔结构、合理的孔径分布及独特的富氧表面化学性质密切相关。
史长亮1,2，邢宝林1,2，曾会会1,2，张双杰3，郭晖1,2，贾建波1,2，张传祥1,2，田野1，朱阿辉1，张青山1
1. 河南理工大学化学化工学院河南省煤炭绿色转化重点实验室2. 河南理工大学煤炭安全生产河南省协同创新中心3. 焦作多氟多有限公司
摘 要：以柚子皮为原料,采用预先炭化-KOH活化工艺制备生物质活性炭,并将其用作超级电容器电极材料。采用低温氮气吸附、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）及X射线光电子能谱（XPS）等方法表征生物质活性炭的孔结构、表面形貌等微观结构和表面化学性质,利用恒流充放电、循环伏安、漏电流等手段探究生物质活性炭用作电极材料的电化学特性。研究表明:柚子皮经预先炭化-KOH活化处理可以制备出比表面积为1 3472 269m2/g,总孔容达0.6421.283cm3/g,中孔比例为23.83%48.90%的高品质生物质活性炭。该生物质活性炭具有发达的比表面积、"大孔-中孔-微孔"三维贯通梯级孔结构,且表面富含羰基、酚羟基及羧基等含氧官能团,是一种比较理想的超级电容器电极材料。生物质活性炭电极材料在KOH电解液中具有优异的电容特性,在50mA/g电流密度下的比电容最高可达243F/g,5 000mA/g电流密度下的比电容仍可保持为175F/g,且具有优异的循环稳定性,循环1 000次后比电容保持率高达93.34%,漏电流仅为0.006 3mA。生物质活性炭优异的电化学特性与其发达的比表面积、"大孔-中孔-微孔"三维贯通梯级孔结构、合理的孔径分布及独特的富氧表面化学性质密切相关。
关键词：柚子皮;生物质活性炭;超级电容器;电极材料;电容特性;
