梯级孔生物质活性炭的制备及其电容特性研究

• 作者: 史长亮 张传祥 张双杰 张青山 曾会会 朱阿辉 田野 贾建波 邢宝林 郭晖
• 来源期刊: 材料导报
• 学科: 工学
• 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
• 年，卷（期）: 2018,（19）
• 所属期刊栏目: 材料与可持续发展(一)——面向洁净能源的先进材料
• 页码范围: 3318-3324,3331
• 页数: 8页
• 分类号: TQ424.1
• 字数: 6995字
• 语种: 中文
• DOI: 10.11896/j.issn.1005-023X.2018.19.005

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1347～2269 m2/g,总孔容达0.642～1.283 cm3/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50 mA/g电流密度下的比电容最高可达243 F/g,5000 mA/g电流密度下的比电容仍可保持为175 F/g,且具有优异的循环稳定性,循环1000次后比电容保持率高达93.34％,漏电流仅为0.0063 mA.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.