亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        用于超電容儲(chǔ)能的生物質(zhì)碳材料的電化學(xué)性能

        2019-08-23 07:53:14周佳祺賈永鋒孫丹卉劉景海段莉梅
        云南化工 2019年6期

        周佳祺,賈永鋒,吉 磊,孫丹卉,劉景海,段莉梅*

        (內(nèi)蒙古民族大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院納米創(chuàng)新研究院內(nèi)蒙古自治區(qū)納米碳材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,內(nèi)蒙古 通遼 028000)

        超級(jí)電容器[1]作為一種新型儲(chǔ)能設(shè)備,具有充電速度快、功率密度高、使用壽命長(zhǎng)、工作溫度范圍廣且經(jīng)濟(jì)綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),彌補(bǔ)了以鋰電池為代表的傳統(tǒng)超級(jí)電容器和其他普遍電容器在生產(chǎn)使用方面的不足。超級(jí)電容器的電化學(xué)性能在很大程度上取決于所使用的電極材料,碳材料由于具有化學(xué)穩(wěn)定性好、比表面積高、導(dǎo)電性能優(yōu)良、形式多樣、工作溫度范圍廣等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)成為了最主要的超級(jí)電容器電極材料。目前主要應(yīng)用的碳材料有活性炭、碳納米管、碳纖維、石墨烯[2-3]等。但由于這些碳材料存在著制備過(guò)程復(fù)雜、成本較為昂貴、造成環(huán)境污染等問(wèn)題,使得其在的大規(guī)模的生產(chǎn)和應(yīng)用中受到了限制。

        生物質(zhì)碳材料[5]具有儲(chǔ)量豐富、成本低廉、可循環(huán)再利用、制備工藝簡(jiǎn)單、環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn),因此使用生物質(zhì)材料作為碳基電極材料的碳源,已受到超級(jí)電容器電極材料研究領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。目前所研究的生物質(zhì)廢棄物材料包括玉米秸稈、稻殼、甜瓜果皮、蓮蓬殼、茶葉廢渣、人發(fā)、舊報(bào)紙等[6-8]。

        本文使用生物質(zhì)廢棄物柚子皮、爆米花、夏威夷果殼作為碳源,只經(jīng)過(guò)高溫碳化處理,制備了PP、POP、MS 三種多孔碳材料。利用X-射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)以及氮?dú)馕?脫附(N2adsorption-desorption)等手段對(duì)材料進(jìn)行表征,并在三電極超級(jí)電容器體系下,不同水系電解液中測(cè)試材料的電化學(xué)性能。

        1 實(shí)驗(yàn)部分

        1.1 試劑與儀器

        硝酸,天津市耀華化學(xué)試劑有限責(zé)任公司;氫氧化鉀,國(guó)藥集團(tuán)試劑有限公司;硫酸,西隴化工股份有限公司;硫酸鈉,天津市光復(fù)科技發(fā)展有限公司;硫酸鉀,上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

        D8FOCUS 型X-射線粉末衍射儀,德國(guó)布魯克有限公司;ST-2722 型半導(dǎo)體粉末電阻率測(cè)試儀,蘇州晶格電子有限公司;S4800 型掃描電子顯微鏡,日本日立公司;Quadrasorb evoTM孔徑分析儀,美國(guó)康塔儀器公司;CHI660E 型電化學(xué)工作站,中國(guó)上海辰華儀器有限公司。

        1.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

        1.2.1 生物質(zhì)碳材料的制備

        將生物質(zhì)廢棄物柚子皮、爆米花、夏威夷果殼用去離子水、乙醇清洗2 次,然后在稀硝酸溶液中浸泡12h,再用去離子水清洗后置于80°C 烘箱中烘干。將烘干后的柚子皮、爆米花、夏威夷果殼置于管式爐中,在N2保護(hù)下升溫至1100°C,碳化1h,得到生物質(zhì)碳材料,并分別標(biāo)記為PP、POP、MS。

        1.2.2 電極片的制備

        稱量所制樣品1 mg,放置在兩片1 cm×2 cm的泡沫鎳電極的夾層中央,用壓片機(jī)以6 MPa 的壓力使其混合,并在80 ℃烘箱中干燥6 h,然后浸泡在6 mol/L KOH 電解液中1 h。

        1.2.3 電化學(xué)測(cè)試

        采用三電極體系,工作電極為制備的泡沫鎳電極片,輔助電極為鉑絲電極,參比電極為氧化汞電極,電解液為水系電解液。使用電化學(xué)工作站進(jìn)行電化學(xué)性能的測(cè)試,包括循環(huán)伏安(CV,電壓測(cè)試范圍為-0.85~0.15 V,掃描速率為5、10、20、50、100 mV/s)、恒電流充放電(GCD,電流密度為0.5、1、2、5、10 A/g)以及電化學(xué)阻抗(EIS,頻率范圍為0.01~100000 Hz,振幅為5 mV)。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 SEM、XRD 分析和電導(dǎo)率

        圖1(ABC)為PP、POP、MS 的SEM 圖。從圖1(ABC)看出,三種材料為塊狀多孔結(jié)構(gòu),表面有微孔,為超級(jí)電容器中離子的傳輸、遷移提供了通道。圖1(D)為PP、POP、MS 的XRD譜圖。三種材料在2θ=24°和43°左右出現(xiàn)兩個(gè)衍射峰,分別對(duì)應(yīng)碳(002)和(100)晶面,表明材料的石墨化和有序性結(jié)構(gòu)。MS 的峰強(qiáng)度更明顯,結(jié)晶度更高。通過(guò)半導(dǎo)體粉末電阻率測(cè)試儀測(cè)試結(jié)果證實(shí),MS 的電導(dǎo)率為58.55 S/cm,明顯高于文獻(xiàn)中商品活性炭的0.57 S/cm[9]。

        圖1 (A)PP,(B)POP,(C)MS 的SEM 圖,(D)材料的XRD 譜圖Fig.1 SEM image of (A) PP, (B) POP, (C) MS, (D) XRD patterns of material

        2.2 氮?dú)馕?脫附性能

        圖2(A)為PP、POP、MS 的氮?dú)馕摳降葴鼐€,其吸脫附等溫線在0 到1.0 區(qū)間內(nèi)都是向下凹陷的,沒(méi)有拐點(diǎn),屬于第Ⅲ型等溫線。圖2(B)為孔徑分布圖,三種材料中有微介孔結(jié)構(gòu)存在。表1 列出了三種樣品的比表面積及孔徑大小,其中MS 比表面積最大,因此它可以提供更多的離子通道。

        2.3 電化學(xué)性能

        2.3.1 不同樣品在6 mol/L KOH 電解液中的電化學(xué)性能測(cè)試

        圖2 PP、POP、MS 的(A)氮?dú)馕摳降葴鼐€及(B)孔徑分布曲線Fig.2 (A) N2 adsorption/desorption isotherms and (B) pore size distributions of PP、POP、MS

        表1 三種樣品的比表面積及孔容匯總Tab.1 Summary of specific surface area and pore volume of three samples

        在超級(jí)電容器三電極體系下,以6 mol/L KOH 溶液為電解液,在電勢(shì)區(qū)間-0.85~0.15 V 范圍內(nèi)進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試。

        圖3(A)為PP、POP、MS 在掃描速率為10 mV/s 時(shí)的CV 圖。三種材料的CV 圖均為相似的類矩形的形狀,表現(xiàn)出典型的雙電層電容特性。矩形面積越大其比電容越大,MS 的曲線面積大于PP 和POP 的曲線面積,代表著MS 的比電容更大,具有更好的雙電層電容性能。圖4(B)為PP、POP、MS 在電流密度為0.5 A/g 時(shí)的GCD圖。三種材料的GCD 曲線均呈現(xiàn)類等腰三角形的形狀,有較為典型的雙電層電容特性。相應(yīng)的比電容分別是42.2、12.42、58.25 F/g,其中MS的放電時(shí)間最長(zhǎng),比電容最大,證明了其更為優(yōu)異的電化學(xué)性能。圖4(C)為PP、POP、MS 的EIS 圖,MS 有最小的高頻區(qū)半圓內(nèi)徑,代表其內(nèi)阻最小;和最為接近90°的低頻區(qū)的直線,代表

        圖3 PP,POP,MS(A)在掃速為10 mV/s 時(shí)的循環(huán)伏安曲線,(B)在電流密度為0.5 A/g 時(shí)的恒電流充放電曲線,(C)電化學(xué)阻抗,(D)不同電流密度與比電容關(guān)系圖Fig.3 (A)CV curves at the scan rate of 10 mV/s,(B)GCD curves at the current density of 0.5 A/g,(C)electrochemical impedance,(D)relationship between specific capacitance and different current density of PP、POP、MS

        更好的離子擴(kuò)散和遷移能力。圖4(D)為在不同電流密度下的比電容的變化關(guān)系圖。其中MS的比電容更大,而且保持率很好,電流密度從0.5 A/g 增加到10 A/g 的保留率分別為71.89%,59.53%,47.55%和37.77%。

        2.3.2 MS 在不同水系電解液中的電化學(xué)性能測(cè)試

        在超級(jí)電容器三電極體系下,分別在6 mol/L KOH,1 mol/L H2SO4,1 mol/L Na2SO4和0.5 mol/L K2SO4的水系電解液中,電勢(shì)區(qū)間分別為-0.85~0.15 V,-0.8~0.2 V 和-0.55~0.45 V 范圍內(nèi)進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試。

        圖4 MS 在不同電解液中的(A)在10 mV/s 時(shí)的循環(huán)伏安曲線,(B)在0.5 A/g 時(shí)的恒電流充放電曲線,(C)電化學(xué)阻抗,(D)不同電流密度與比電容關(guān)系圖Fig.4 (A) CV curves at the scan rate of 10 mV/s, (B) GCD curves at the current density of 0.5 A/g, (C)electrochemical impedance, (D) relationship between specific capacitance and different current density of MS in different electrolytes

        圖4(A)為MS 在不同電解液中,掃描速率為10 mV/s 時(shí)的CV 圖。CV 圖均為類矩形的形狀,MS 在水系電解液中均表現(xiàn)出典型的雙電層電容特性。圖4(B)為MS 在不同電解液中,電流密度為0.5 A/g 時(shí)的GCD 圖。在不同電解液中比電容分別是58.25、2.13、2.15、4.35 F/g,在6 mol/L KOH 電解液中的比電容最大。圖4(C)為MS 在不同電解液中的EIS 圖。MS 在6 mol/L KOH 中的內(nèi)阻最小,具有更好的離子擴(kuò)散和遷移能力。圖4(D)為MS 在不同電解液和不同電流密度下的比電容的變化關(guān)系圖。隨著電流密度的增加,MS 在6 mol/L KOH 電解液中的比電容最大。

        3 結(jié)論

        以生物質(zhì)廢棄物柚子皮、爆米花、夏威夷果殼為碳源,經(jīng)過(guò)高溫碳化獲得了生物質(zhì)碳材料,三種材料相對(duì)比,MS 在6 mol/L KOH 電解液中有著更為優(yōu)異的超級(jí)電容性能,電流密度為0.5 A/g 時(shí),比電容為58.25 F/g,隨著電流密度的增加,當(dāng)電流密度為10 A/g 時(shí),比電容為22 F/g,電容保留率為37.7%。良好的超級(jí)電容器性能表明,制備的生物質(zhì)廢棄物碳材料在超級(jí)電容器應(yīng)用方面具有更廣闊的前景。

        日韩精品资源在线观看免费| 曰本极品少妇videossexhd| 一国产区在线观看| 加勒比东京热综合久久| 成熟妇女毛茸茸性视频| 亚洲欧美牲交| 久久精品夜色噜噜亚洲a∨| 2020年国产精品| 欧美性久久| 极品视频一区二区三区在线观看| 日本中文一区二区在线| 午夜精品久久久久久毛片| 亚洲美腿丝袜综合一区| 伊人不卡中文字幕在线一区二区| 亚洲av综合色区一区二区| 亚洲乱亚洲乱妇| 亚洲精品国产美女久久久| 亚洲国产色图在线视频| 91精品国产在热久久| 区二区三区玖玖玖| 国产美熟女乱又伦av果冻传媒| 91国语对白在线观看| 亚洲最大成人综合网720p| 天天爽夜夜爽夜夜爽| 熟女人妻丰满熟妇啪啪| 久久成人永久婷婷99精品| 99热在线观看| 国产高潮刺激叫喊视频| 亚洲精品二区三区在线观看| 国产剧情一区二区三区在线| 国产精品无码午夜福利| 亚洲高潮喷水中文字幕| 国产一区二区三区中出| 国产亚洲美女精品久久久2020 | 日韩无码专区| 深夜福利小视频在线观看| 午夜福利视频男同女同| 久久成人精品国产免费网站| 中国无码人妻丰满熟妇啪啪软件| 欧美国产日产一区二区| 一区二区三区国产偷拍|