检索结果-南通市图书馆

作者：卢垚桂林电子科技大学

学位级别：硕士

超级电容器因充/放电速度快、功率密度高和循环稳定性好而备受青睐。对于超级电容器,电极材料起着尤为重要的作用。碳基多孔电极材料因具有低廉的成本、高的比表面积、良好的电子导电性和出色的化学稳定性,成为当前应用最广泛的电极材料... 详细信息

超级电容器因充/放电速度快、功率密度高和循环稳定性好而备受青睐。对于超级电容器,电极材料起着尤为重要的作用。碳基多孔电极材料因具有低廉的成本、高的比表面积、良好的电子导电性和出色的化学稳定性,成为当前应用最广泛的电极材料,然而能量密度低的问题仍然限制了其进一步的发展。本论文着眼于碳基多孔材料能量密度低的问题,分别选取生物质、有机交联聚合物和聚偏二氯乙烯为碳源来制备高比电容的碳基多孔材料,同时较系统地研究了它们的结构特征和电化学行为。具体研究内容如下:1.采用一种简便的方法,通过煅烧和活化制得生物质(鱼籽)基三维多孔碳材料,对该材料的结构特征及电化学特性进行了表征。研究结果表明,所制备的碳材料为富含微孔、介孔的三维多孔材料,且比表面积高达3232 m·g。在0.5 A·g的电流密度下,该电极材料的比电容为350 F·g;循环10,000圈后,其比电容保持率达90.9%。本工作为碳基多孔电极材料提供一种新的生物质来源。2.首次提出以聚乙二醇为分子链、羟丙基甲基纤维素为分子骨架、4、4-二苯基甲烷二异氰酸酯为交联剂聚合制备的有机交联聚合物为碳源。通过预碳化及活化得到碳基多孔材料。研究结果表明,该碳材料具有以微孔为主、并含少量介孔的三维网络结构,且富含N、O等杂原子。当电流密度为0.5 A·g时,该碳材料表现出522 F·g的高比电容。而在以1 M NaSO为电解质的两电极系统中,当功率密度为200.0W·kg时其能量密度为18.04 W·h·kg。本工作立足于碳源的合成和结构设计,为碳基多孔电极材料的来源提供了一种新的制备方法。3.提出用乙二胺来实现聚偏二氯乙烯的脱卤和掺氮的同时完成,并经活化制备了氮掺杂的多孔碳材料。TEM分析结果证实氮均匀分布在所制备的碳材料的骨架上;XPS分析结果显示Cl的含量由原来的33.3%降至0.1%,表明脱卤成功。电化学测试结果表明,电流密度为0.5 A·g下,电极材料在三电极体系中表现出高的比电容(470F·g)。将电极材料组装成对称的超级电容器,当功率密度为100.0 W·kg时得到高能量密度为20.00 W·h·kg,具有良好的应用前景。

关键词：超级电容器生物质材料聚合物碳基多孔材料电化学性能

CL-20填充新型碳基多孔材料复合结构的制备及性能研究

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CL-20填充新型碳基多孔材料复合结构的制备及性能研究

作者：朱帅达中北大学

学位级别：硕士

六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20),是一种能量密度大、释能速率快,特征信号低的新型含能材料。然而,其较差的安全性能(高机械感度)及较低的自持燃烧性能极大地制约其实际装药应用。因此,选用合适的方法提升CL-20的综合性能显得尤为重要。目... 详细信息

六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20),是一种能量密度大、释能速率快,特征信号低的新型含能材料。然而,其较差的安全性能(高机械感度)及较低的自持燃烧性能极大地制约其实际装药应用。因此,选用合适的方法提升CL-20的综合性能显得尤为重要。目前,新型碳基材料凭借其优异的物理化学性能常被当作添加剂用于CL-20改性中。但是,当前碳基复合含能材料的性能研究,主要侧重于配方设计,忽视了纳米碳基材料的团聚效应,其安全性能以及能量特性都受到约束。本文采用多种方法制备了新型碳基多孔框架材料,并将CL-20填充至框架孔洞内,为解决纳米碳基材料在复合含能材料中团聚问题,提高CL-20的综合性能探索一条新途径。主要研究内容与成果如下:(1)以纳米多孔碳支架薄膜(NCS)为模板,通过模板吸附溶剂的方法将CL-20填充进NCS孔洞内,制成CL-20/NCS三明治复合结构。使用多种表征方法分析了 NCS及CL-20/NCS复合结构的形貌特征,晶体结构,及元素分布。并对复合结构的热分解性能进行测试,结果表明,CL-20/NCS三明治复合结构的热分解性能明显提高且孔径为15 nm的NCS催化效果最佳,在20%质量分数的NCS作用下,CL-20的峰值温度降低了16.9 ℃,活化能(Ea)减少了 100.1 kJ/mol。(2)以氧化石墨烯(GO)为原料,采用水热法制备了石墨烯泡沫(GF)。通过模板吸附溶剂的方法将CL-20填充进GF框架结构中,获得CL-20/GF复合结构。使用多种表征方法分析了 GF及CL-20/GF复合结构的形貌特征,晶体结构,元素分布及官能团组成。并测试了复合结构的热分解性能,感度特性,计算了复合结构的爆轰参数。结果表明:CL-20/GF复合结构的热分解性能提高,峰值温度降低了 13.1℃,Ea减少了23 kJ/mol。撞击感度相对于CL-20提高了16%,摩擦感度降低了69%。复合结构的爆速降低为9024 m/s,爆压降低至40.59 Gpa。(3)以GO,葡甘露聚糖(KGM)为原料,采用冰模板法制备了 GO/KGM气凝胶(KGA)。通过模板吸附溶剂的方法将CL-20填充进KGA框架结构中,获得CL-20/KGA复合结构。使用多种表征手段分析了 KGA的形貌特征,晶体结构,元素分布及官能团组成,并测试了复合结构的热分解性能,感度特性,计算了复合结构的爆轰参数。结果表明:CL-20/KGA复合结构的热分解性能提高,峰值温度降低了 5.0℃,Ea减少了 61.1 kJ/mol。复合结构的撞击感度相对于CL-20提高了 8%,摩擦感度降低了 69%。复合结构的爆速降低为9061 m/s,爆压降低至41.01 Gpa。

关键词： CL-20 碳基多孔材料复合结构机械感度热分解性能爆轰参数

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C（碳）基多孔材料的制备及吸波性能研究

C（碳）基多孔材料的制备及吸波性能研究

作者：王猛哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

本文将多孔结构引入碳基材料,并将制备的碳基多孔材料用于吸波领域。该设计的目的是希望多孔的结构能够降低材料本身的密度并改善材料本身的阻抗匹配,同时能够引起进入材料的电磁波的多重散射,旨在获得适用于多个实际领域的优异吸波材... 详细信息

本文将多孔结构引入碳基材料,并将制备的碳基多孔材料用于吸波领域。该设计的目的是希望多孔的结构能够降低材料本身的密度并改善材料本身的阻抗匹配,同时能够引起进入材料的电磁波的多重散射,旨在获得适用于多个实际领域的优异吸波材料。主要制备了包括三维有序空心碳材料、多孔氮化硼/纳米碳复合材料和原生木材模板三维有序碳基(Fe/C)多孔材料在内的共三种不同的碳基多孔材料,所获得的材料均为具有轻质、薄厚度、宽吸收频带和强吸收特性的优异吸波材料。采用SiO球硬模板法设计合成了一种具有类蜂窝结构的三维有序空心碳(3DOHC),碳壁具有丰富的孔径并且厚度仅仅为数十纳米,晶体结构为无定形的非晶碳。通过调节用做模板的SiO球粒径可以有效地调节孔径大小来实现结构调控,模板去除后的多孔结构也可以有效降低3DOHC材料的密度,并且材料具有较高的比表面积。与此同时,所获得的3DOHC材料具有了一定的介电性能并具备优秀的阻抗匹配,材料本身的规则空心结构也可以提高多重反射。经测试确认获得的3DOHC材料具有优异的吸波性能,同时在制备吸波体的时候仅仅需要很小的添加量(5 wt.%)。多孔氮化硼/碳纳米复合材料(包括BN@CNTs(碳纳米管)和BN/MG(多层石墨烯微片))的合成主要包括前驱体的合成和热处理两个过程。所合成的前驱体的形貌直接决定了最终产物的形貌,最终产物由乱层的非晶BN微米棒和包覆在微米棒表面的CNTs或分布在棒与棒之间的MG构成。复合材料具有高比表面积和低密度的特性,并且可以通过调节最终产物中多孔BN的量来调节复合材料的密度和比表面积。对复合材料进行了吸波性能的测试,结果显示出优异的阻抗匹配,并存在多重反射,表明该复合材料是一种优异的轻质吸波材料。除此之外,详细地研究了不同前驱体的分解过程,结果显示出纯多孔BN和复合材料的前驱体分解过程接近一致,证明了该复合材料形貌可控调节的可行性,同时为将该多孔BN与其他材料的复合设计提供了一种新的思路。使用原生木材模板法来设计合成了一种规则有序的三维有序碳基(Fe/C)多孔材料,该材料由几微米厚的碳壁相连,并分割开来一个个边长为几十微米的通道,铁及其化合物(铁氧化物和铁碳熔融物)则分布在具有丰富孔隙率的碳壁中。所获得三维有序碳基(Fe/C)多孔材料拥有了一定的介电性能并具备优秀的阻抗匹配,同时还因为Fe的引入带来了磁损耗机制,规则有序的通道结构也可引起多重反射,因此经测试该材料具备了较好的吸波性能。吸波性能提高的原因在于,Fe的引入被证明有效地带来了磁损耗机制,同时还有促进碳壁的石墨化程度的作用。

关键词：碳基多孔材料优异吸波性能高比表面积和低密度阻抗匹配调节

含氮碳基多孔材料的制备及其在环境保护中的应用研究

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含氮碳基多孔材料的制备及其在环境保护中的应用研究

作者：黄璧成北京化工大学

学位级别：硕士

碳基多孔材料因其容易得到高比表面积和大的孔隙度而成为一种研究者们广泛关注的吸附材料。本文通过氮掺杂设计制备了高性能的碳基多孔材料,并将其应用于环境保护。首先,用鱼鳞作为原材料,借助其富含蛋白质,即高氮含量的特点,制备了缀... 详细信息

碳基多孔材料因其容易得到高比表面积和大的孔隙度而成为一种研究者们广泛关注的吸附材料。本文通过氮掺杂设计制备了高性能的碳基多孔材料,并将其应用于环境保护。首先,用鱼鳞作为原材料,借助其富含蛋白质,即高氮含量的特点,制备了缀氮多孔炭材料。研究发现,氮含量随着温度的升高以及活化剂的使用而降低。通过调节活化温度和并加入一定量活化剂,制备出了高比表面积的缀氮多孔炭材料,比表面积达到3206 m/g。以所保留的氮为反应活性位点,接枝了PEI进一步提高材料的氮含量和还原能力。其次,将所合成的材料应用于含六价铬的废水净化。由于材料表面碱性位增多在酸性条件下更容易带上正电而提高了对六价铬的吸引力,富氮的碳基材料在低浓度水中对六价铬的移除能力具有优势,其中在150mg/L的六价铬初始浓度下,移除率达到了100.00(±0.01)%。其Langmuir最大吸附量达到了322.58 mg/g。吸附行为符合二级动力学模型,吸附过程中存在化学吸附,可以将吸附在材料表面的六价铬还原成三价铬,降低了铬的毒性。更为重要的是将吸附后含铬炭成功应用于锂离子电池,三价铬作为活性物质,组成的复合材料是一种高性能的负极材料。最后,对缀氮多孔炭在二氧化碳气相吸附中的应用进行的探索。研究表明,750℃活化条件下得到的多孔炭材料在25℃条件下吸附二氧化碳量高达171 mg/g,循环10次之后吸附量可以保持原有的91.8%。且该材料的N/CO选择吸附比和吸附焓也很高,这一系列数据表明该材料具有二氧化碳吸附剂应用潜质。

关键词：碳基多孔材料含氮二氧化碳六价铬吸附