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《大连理工大学》 2015年
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重质炭源制备高附加值多孔炭用于超级电容器

邢超  
【摘要】:石油消耗量的日益增大,优质石油资源日益减少,油的重质化现象越来越严重,重质油的轻质化技术和煤制油技术成为弥补石油巨大消耗量的有效途径。但是两种技术的原子利用率并不能够达到100%,前者会产生大量的石油焦,后者会产生大量的煤液化残渣,因此,有效的利用这两种重质碳源是提高这两种工业技术竞争优势的关键因素。本文以这两种工业副产物为原料,借鉴聚合物共混法、凝胶法、模板法等方法,结合水活化、二氧化碳等物理活化技术和碳酸钾化学活化技术,制备出比表面积高、孔径结构适用于超级电容器电极材料的多孔炭。利用从煤液化残渣中提取的沥青烯为炭源,以氨水为催化剂,甲醛和间苯二酚聚合形成具有三维网络空间的苯并噁嗪为骨架,建立了沥青烯-苯并嗯嗪聚合物体系。控制氨水用量,制备出具有相互交联的三维网状空间结构的沥青烯基多孔炭。以此为基础,在900℃、CO2通气速率为20 mL/min的条件下,活化60 min后多孔炭比表面积为943m2/g,孔径集中在0.6 nm,用于超级电容器测试,在0.5 A/g的测试条件下,比电容为150 F/g。以石油焦为原料,详细考察了球磨辅助水蒸气和碳酸钾两种不同活化方式对多孔炭的影响。以水蒸气为活化剂,在850℃、通水速率为0.05 mL/min的条件下,制备的多孔炭比表面积为570 m2/g。以碳酸钾为活化剂,制备出具有微孔-介孔相互串联的分等级孔道结构多孔炭(比表面积1024 m2/g)。用于超级电容器测试,在0.5 A/g的测试条件下,比电容为240 F/g。并对该工艺进行了10倍放大,放大后制备的多孔炭比表面积为868m2/g,作为电极材料,组装成软包装电容器,在0.1A/g的测试条件下,比容量为120 F/g。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TQ127.11;TM53

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