竹炭基超级电容器电极材料的制备和电化学性质 - ICBR

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0. 1
8
900
850
850
900
一
4
900
5
850
05
2. 3. 1
01
脱
—
deso
第 1 期 白 翔 竹 炭 基 超 级 电 容 器 电 极 材 料 的 制 备 和 电 化 学 性 质
(a ) 粉 碎 后 的 竹 炭 (b) 粉 碎 后 的 竹 炭 (c ) 粉 碎 前 的 竹 炭
Fi
g. 1
图 1 竹 炭 的 SEM 表 面 形 貌
SEM su rface m o r
p holo gy ofbam bo o charcoal
表 1
活 化 收 率 及 孔 结 构 特 征
Table 1 Activatio n rate an d p ore stru ctu re characteristics
注 : S。 :BET 比 表 面 积 ;
S… 。 : 微 孔 比 表 面 积 ; S。 。 。 m : 微 孔 以 外 比 表 面 积 ; ‰ l: 总 孔 容 ; ‰ 。 。 : 微 孔 孔 容 ; R … , 。 : 中 孔 比 例 ;
l
D 。 … , : 平 均 孔 径 。
l
微 孔 比 表 面 积 , KOH
一
拥 有 10 倍 于 H20
—
的
中 孔 比 表 面 积 。 从 图 2 的 吸 附 等 温 线 可 以 看 出 ,
KOH
一
较 H20
—
具 有 更 加 明 显 的 滞 留 回 环 ,
属 H2 型 吸 附 , 是 典 型 的 中 孔 结 构 活 性 炭 , 较 H20
—
850
¨“
具 有 较 宽 的 孔 径 和 较 多 样 的 孔 型 分 布
。 这 种 兼 具 高
比 表 面 积 和 较 高 中 孔 含 量 的 活 性 炭 将 比 只 有 微 孔 的
材 料 表 现 出 更 好 的 超 级 电 容 器 电 化 学 性 能 。
图 3 为 材 料 的 孔 分 布 曲 线 , 可 以 看 出 : 未 活 化 的
竹 炭 粉 的 孔 径 集 中 在
2.
而 且 量 都 很 少 。
llm 左 右 以 及
1.
n m 处 ,
活 化 处 理 之 后 孔 径 分 布 向 右 发 生 平
—
移 , 引 起 微 孑 L、 中 孔 比 表 面 积 的 变 化 。 H:0 850
后 的 孔 径 主 要 分 布 在 3 个 位 置 :
1. 8
活 化
n m 、 2. 4 n m 和
Fi
g. 2
Relative p ressure
图 2 氮 气 吸 附
一
Nitro g en adso r p tion
p f 氏
附 等 温 线
r
ption isotherm
在
1.
n m 1.
处 , 与 未 活 化 的 相 比 ,
5 n m 处 的 峰 消 失 了 ,
n m 处 形 成 了 新 的 孔 ;2.
4
n m 处 峰 的 强 度 有 所
一
降 低 , 而 在 更 大 的 孔 径 处 开 拓 出 新 的 孔 道 。 KOH
900 活 化 也 有 类 似 的 孔 径 推 移 , 并 在 更 小 孔 径 处 形
成 新 孔 , 从 峰 的 强 度 可 以 看 出 扩 孔 的 程 度 要 远 远 优
于 H:0
—
活 化 。 此 外 就 KOH
一
活 化 而 言 , 随
着 活 化 温 度 的 升 高 , 活 化 程 度 加 深 , 900 o C 活 化 比
800 o C 形 成 更 多 的 中 孑 L, 从 而 使 中 孔 比 表 面 积 大 大
提 高 而 微 孔 比 表 面 积 有 所 降 低 。 这 说 明 活 化 过 程 不
仅 是 在 材 料 原 先 没 有 孔 的 位 置 开 创 新 孔 , 而 且 还 在
原 有 微 孔 的 基 础 上 进
步 刻 蚀 形 成 较 大 的 孔 道 。
2. 3 电 容 性 能 研 究
分 别 对 几 种 不 同 活 化 的 竹 基 活
0.
性 炭 在
,
0. 25
,
0. 5
,
1 ,
1. 5
,
m A/ g 下 进 行 恒 流 充 放 电 。 电
纽 缸
。
1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Fi
g. 3
图 3
Pore w idth /3/am
孔 分 布 曲 线
Pore size distribu tion
解 液 是 30% 的 KOH 溶 液 , 为 了 防 止 水 解 , 充 放 电 的
电 压 控 制 在
0.
~
0. 9
V 的 范 围 内 。
不 同 竹 炭 之 间 的 对 比

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第 1 期 白 翔 竹 炭 基 超 级 电 容 器 电 极 材 料 的 制 备 和 电 化 学 性 质
(a ) 粉 碎 后 的 竹 炭 (b) 粉 碎 后 的 竹 炭 (c ) 粉 碎 前 的 竹 炭
Fi
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图 1 竹 炭 的 SEM 表 面 形 貌
SEM su rface m o r
p holo gy ofbam bo o charcoal
表 1
活 化 收 率 及 孔 结 构 特 征
Table 1 Activatio n rate an d p ore stru ctu re characteristics
注 : S。 :BET 比 表 面 积 ;
S… 。 : 微 孔 比 表 面 积 ; S。 。 。 m : 微 孔 以 外 比 表 面 积 ; ‰ l: 总 孔 容 ; ‰ 。 。 : 微 孔 孔 容 ; R … , 。 : 中 孔 比 例 ;
l
D 。 … , : 平 均 孔 径 。
l
微 孔 比 表 面 积 , KOH
一
拥 有 10 倍 于 H20
—
的
中 孔 比 表 面 积 。 从 图 2 的 吸 附 等 温 线 可 以 看 出 ,
KOH
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较 H20
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具 有 更 加 明 显 的 滞 留 回 环 ,
属 H2 型 吸 附 , 是 典 型 的 中 孔 结 构 活 性 炭 , 较 H20
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具 有 较 宽 的 孔 径 和 较 多 样 的 孔 型 分 布
。 这 种 兼 具 高
比 表 面 积 和 较 高 中 孔 含 量 的 活 性 炭 将 比 只 有 微 孔 的
材 料 表 现 出 更 好 的 超 级 电 容 器 电 化 学 性 能 。
图 3 为 材 料 的 孔 分 布 曲 线 , 可 以 看 出 : 未 活 化 的
竹 炭 粉 的 孔 径 集 中 在
2.
而 且 量 都 很 少 。
llm 左 右 以 及
1.
n m 处 ,
活 化 处 理 之 后 孔 径 分 布 向 右 发 生 平
—
移 , 引 起 微 孑 L、 中 孔 比 表 面 积 的 变 化 。 H:0 850
后 的 孔 径 主 要 分 布 在 3 个 位 置 :
1. 8
活 化
n m 、 2. 4 n m 和
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Relative p ressure
图 2 氮 气 吸 附
一
Nitro g en adso r p tion
p f 氏
附 等 温 线
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1.
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处 , 与 未 活 化 的 相 比 ,
5 n m 处 的 峰 消 失 了 ,
n m 处 形 成 了 新 的 孔 ;2.
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n m 处 峰 的 强 度 有 所
一
降 低 , 而 在 更 大 的 孔 径 处 开 拓 出 新 的 孔 道 。 KOH
900 活 化 也 有 类 似 的 孔 径 推 移 , 并 在 更 小 孔 径 处 形
成 新 孔 , 从 峰 的 强 度 可 以 看 出 扩 孔 的 程 度 要 远 远 优
于 H:0
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活 化 。 此 外 就 KOH
一
活 化 而 言 , 随
着 活 化 温 度 的 升 高 , 活 化 程 度 加 深 , 900 o C 活 化 比
800 o C 形 成 更 多 的 中 孑 L, 从 而 使 中 孔 比 表 面 积 大 大
提 高 而 微 孔 比 表 面 积 有 所 降 低 。 这 说 明 活 化 过 程 不
仅 是 在 材 料 原 先 没 有 孔 的 位 置 开 创 新 孔 , 而 且 还 在
原 有 微 孔 的 基 础 上 进
步 刻 蚀 形 成 较 大 的 孔 道 。
2. 3 电 容 性 能 研 究
分 别 对 几 种 不 同 活 化 的 竹 基 活
0.
性 炭 在
,
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1 ,
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m A/ g 下 进 行 恒 流 充 放 电 。 电
纽 缸
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图 3
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孔 分 布 曲 线
Pore size distribu tion
解 液 是 30% 的 KOH 溶 液 , 为 了 防 止 水 解 , 充 放 电 的
电 压 控 制 在
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V 的 范 围 内 。
不 同 竹 炭 之 间 的 对 比

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第 1 期 白 翔 竹 炭 基 超 级 电 容 器 电 极 材 料 的 制 备 和 电 化 学 性 质
(a ) 粉 碎 后 的 竹 炭 (b) 粉 碎 后 的 竹 炭 (c ) 粉 碎 前 的 竹 炭
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图 1 竹 炭 的 SEM 表 面 形 貌
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表 1
活 化 收 率 及 孔 结 构 特 征
Table 1 Activatio n rate an d p ore stru ctu re characteristics
注 : S。 :BET 比 表 面 积 ;
S… 。 : 微 孔 比 表 面 积 ; S。 。 。 m : 微 孔 以 外 比 表 面 积 ; ‰ l: 总 孔 容 ; ‰ 。 。 : 微 孔 孔 容 ; R … , 。 : 中 孔 比 例 ;
l
D 。 … , : 平 均 孔 径 。
l
微 孔 比 表 面 积 , KOH
一
拥 有 10 倍 于 H20
—
的
中 孔 比 表 面 积 。 从 图 2 的 吸 附 等 温 线 可 以 看 出 ,
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一
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具 有 更 加 明 显 的 滞 留 回 环 ,
属 H2 型 吸 附 , 是 典 型 的 中 孔 结 构 活 性 炭 , 较 H20
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具 有 较 宽 的 孔 径 和 较 多 样 的 孔 型 分 布
。 这 种 兼 具 高
比 表 面 积 和 较 高 中 孔 含 量 的 活 性 炭 将 比 只 有 微 孔 的
材 料 表 现 出 更 好 的 超 级 电 容 器 电 化 学 性 能 。
图 3 为 材 料 的 孔 分 布 曲 线 , 可 以 看 出 : 未 活 化 的
竹 炭 粉 的 孔 径 集 中 在
2.
而 且 量 都 很 少 。
llm 左 右 以 及
1.
n m 处 ,
活 化 处 理 之 后 孔 径 分 布 向 右 发 生 平
—
移 , 引 起 微 孑 L、 中 孔 比 表 面 积 的 变 化 。 H:0 850
后 的 孔 径 主 要 分 布 在 3 个 位 置 :
1. 8
活 化
n m 、 2. 4 n m 和
Fi
g. 2
Relative p ressure
图 2 氮 气 吸 附
一
Nitro g en adso r p tion
p f 氏
附 等 温 线
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在
1.
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处 , 与 未 活 化 的 相 比 ,
5 n m 处 的 峰 消 失 了 ,
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n m 处 峰 的 强 度 有 所
一
降 低 , 而 在 更 大 的 孔 径 处 开 拓 出 新 的 孔 道 。 KOH
900 活 化 也 有 类 似 的 孔 径 推 移 , 并 在 更 小 孔 径 处 形
成 新 孔 , 从 峰 的 强 度 可 以 看 出 扩 孔 的 程 度 要 远 远 优
于 H:0
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活 化 。 此 外 就 KOH
一
活 化 而 言 , 随
着 活 化 温 度 的 升 高 , 活 化 程 度 加 深 , 900 o C 活 化 比
800 o C 形 成 更 多 的 中 孑 L, 从 而 使 中 孔 比 表 面 积 大 大
提 高 而 微 孔 比 表 面 积 有 所 降 低 。 这 说 明 活 化 过 程 不
仅 是 在 材 料 原 先 没 有 孔 的 位 置 开 创 新 孔 , 而 且 还 在
原 有 微 孔 的 基 础 上 进
步 刻 蚀 形 成 较 大 的 孔 道 。
2. 3 电 容 性 能 研 究
分 别 对 几 种 不 同 活 化 的 竹 基 活
0.
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,
0. 25
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图 3
Pore w idth /3/am
孔 分 布 曲 线
Pore size distribu tion
解 液 是 30% 的 KOH 溶 液 , 为 了 防 止 水 解 , 充 放 电 的
电 压 控 制 在
0.
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0. 9
V 的 范 围 内 。
不 同 竹 炭 之 间 的 对 比

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(a ) 粉 碎 后 的 竹 炭 (b) 粉 碎 后 的 竹 炭 (c ) 粉 碎 前 的 竹 炭
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图 1 竹 炭 的 SEM 表 面 形 貌
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表 1
活 化 收 率 及 孔 结 构 特 征
Table 1 Activatio n rate an d p ore stru ctu re characteristics
注 : S。 :BET 比 表 面 积 ;
S… 。 : 微 孔 比 表 面 积 ; S。 。 。 m : 微 孔 以 外 比 表 面 积 ; ‰ l: 总 孔 容 ; ‰ 。 。 : 微 孔 孔 容 ; R … , 。 : 中 孔 比 例 ;
l
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拥 有 10 倍 于 H20
—
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比 表 面 积 和 较 高 中 孔 含 量 的 活 性 炭 将 比 只 有 微 孔 的
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图 3 为 材 料 的 孔 分 布 曲 线 , 可 以 看 出 : 未 活 化 的
竹 炭 粉 的 孔 径 集 中 在
2.
而 且 量 都 很 少 。
llm 左 右 以 及
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活 化 处 理 之 后 孔 径 分 布 向 右 发 生 平
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后 的 孔 径 主 要 分 布 在 3 个 位 置 :
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活 化
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图 2 氮 气 吸 附
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n m 处 峰 的 强 度 有 所
一
降 低 , 而 在 更 大 的 孔 径 处 开 拓 出 新 的 孔 道 。 KOH
900 活 化 也 有 类 似 的 孔 径 推 移 , 并 在 更 小 孔 径 处 形
成 新 孔 , 从 峰 的 强 度 可 以 看 出 扩 孔 的 程 度 要 远 远 优
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活 化 。 此 外 就 KOH
一
活 化 而 言 , 随
着 活 化 温 度 的 升 高 , 活 化 程 度 加 深 , 900 o C 活 化 比
800 o C 形 成 更 多 的 中 孑 L, 从 而 使 中 孔 比 表 面 积 大 大
提 高 而 微 孔 比 表 面 积 有 所 降 低 。 这 说 明 活 化 过 程 不
仅 是 在 材 料 原 先 没 有 孔 的 位 置 开 创 新 孔 , 而 且 还 在
原 有 微 孔 的 基 础 上 进
步 刻 蚀 形 成 较 大 的 孔 道 。
2. 3 电 容 性 能 研 究
分 别 对 几 种 不 同 活 化 的 竹 基 活
0.
性 炭 在
,
0. 25
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孔 分 布 曲 线
Pore size distribu tion
解 液 是 30% 的 KOH 溶 液 , 为 了 防 止 水 解 , 充 放 电 的
电 压 控 制 在
0.
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0. 9
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不 同 竹 炭 之 间 的 对 比