盐+碱协同对多孔碳电极材料电化学性能的影响

超级电容器作为一类新兴的能量存储转换器件,因其充放电速度快、寿命长和安全环保的特点而受到推崇。其中,用于超级电容器的电极材料一直是人们的研究重点,综合原料来源、价格和制备工艺等因素,多孔碳电极材料成为首选。盐模板法和KOH化学活化法都是制备多孔碳电极常用的方法,前者产物的孔结构以介孔为主,但操作复杂;后者活化产物比表面积大,可以精确控制多孔碳电极的孔径分布和孔体积,但该法活化后的多孔碳多以微孔为主。若将两者结合,形成优势互补,协同构建合理的碳材料结构,有助于提升多孔碳电极的电化学性能。以锂电负极行业的固废——针状焦的生焦粉为原料,利用模板和化学活化相结合的方法制备电极材料,探索盐（KCl）和碱（KOH）的添加比例对碳电极材料电化学性能的影响。研究结果表明,两种方法相结合制备得到的多孔碳样品的碳结构以表面缺陷较多的无定型碳为主。随着KOH加入量的增加,无定型结构的碳增加,但是加入过量的KOH并不能提高无定型碳的含量。三电极测试分析发现,样品PC-2表现出优异的电容性能,在1 A·g^-1的电流密度下,质量比电容达到266.9 A·g^-1;在10 A·g^-1的高电流密度下,容量保持率高达79.4%。该电极材料的内阻仅为0.67 Ω,并且双电层电容性能有极短的响应时间。当m(生焦粉)∶m(KCl)∶m(KOH)=1∶3∶2时,KCl和KOH的协同活化效果达到了最佳,显著提高了碳电极材料电荷的传输能力,且能有效地缩短电解质离子在材料内部的扩散路径,表现出较快的充放电速度。     

中间相炭微球活性炭吸附苯酚动力学模型研究

以中间相炭微球为原料,采用碱活化法制备高比表面积活性炭。通过探究活性炭吸附过程的动力学模型变化,寻找最适合吸附模型,探讨吸附原理和吸附机制。结果表明:温度低于50℃,吸附以准二级模型为主;温度高于50℃,吸附以准一级模型为主;活化能为25.95kJ/mol。这说明活性炭孔径较大,扩散速度快,吸附过程受控于吸附质(苯酚)与吸附剂(活性炭)表面之间的作用。     

净化煤沥青的主要制备工艺、表征方法及应用概述

净化煤沥青具有含碳量高、杂原子及灰分含量低、芳香度高、分子结构中含有烷基短链等特点,是制备高性能炭材料的优质前驱体。另外,由于净化沥青本身具有来源广泛、价格低廉的特点,在炭石墨材料及C/C复合材料领域受到广泛的关注。本文阐述了净化沥青的主要制备工艺、常用表征方法、在人造炭材料领域的应用,展望了净化煤沥青的应用前景。     

沥青中氮元素在热转化前后的变化

以煤焦油为原料．经蒸馏、萃取得到精制沥青,用不同溶剂将沥青进行族组成的分离。各族组成加热到480℃,恒温转化5h,得到不同的炭化产物,测定沥青、族组成及炭化产物中氮的含量,利用红外谱图分析热转化前后的氮元素分布。     

碱添加量对石油焦脱硫影响的研究

采用KOH对高硫石油焦进行脱硫处理,考察了添加量对脱硫效果的影响。利用傅里叶红外光谱（FT-IR）、热重分析(TG)、X射线衍射分析（XRD）以及拉曼光谱（Raman）等表征手段,对石油焦脱硫前后的硫元素的存在形式、热稳定性、微晶结构进行比较分析。试验研究结果表明,在750℃、碱焦质量比为1的条件下,石油焦中含硫官能团中C-S、O=S、O=S=O等键发生断裂脱除,此时脱硫率可达92.63%,脱硫后的石油焦硫含量仅为0.447。在KOH处理下,同时对结构性能没有造成较大破坏。     

煤精制软沥青庚烷可溶组的结构表征

以高温煤焦油为原料,蒸馏至280℃得软沥青,采用溶剂萃取沉降法得精制软沥青,其软化点为32℃;以庚烷为溶剂超声萃取得庚烷溶物。蒸气压渗透法测定庚烷溶物平均相对分子质量为202;元素分析与平均分子量结合得其平均分子式为C15.66H11.10S0.044O0.049,杂原子含量总和小于1;红外分析结果表明:其杂原子氧以R-O-R,Ar-O-R结构存在,氮以R-NH-R和-N=结构存在,且以-N=为主;采用改进的Brown-Lander模型得其平均结构:三元稠环;紫外分析表明,线性排列为主、面性排列为辅,即样品的化学结构应以渺位缩合为主,迫位缩合为辅。     

针状焦基电容器碳质电极材料的制备及电化学性能研究

以煤系针状焦生焦为原料,KOH为活化剂,制备了用于超级电容器电极材料的活性炭。以3 mol/L KOH为电解液,用三电极电化学系统测试了活性炭的电化学性质;考察了活化剂用量对活性炭电化学性质的影响。研究结果表明:活化过程中,随着碱含量的增加,活性炭的电化学性能逐渐提高。当碳碱比为1∶3时,活性炭的比表面积达到2572.7 m2/g;电流密度为1 A/g时,其质量比电容达到316 F/g。循环5000圈之后,比电容保持在95.7%,库仑效率保持在97.0%。采用两电极系统,进一步考察了活性炭的电化学性能,以1 mol/L Na₂SO₄为电解液,电压窗口拓宽至1.8 V,循环伏安曲线同样展现出良好的矩形,能量密度和功率密度分别为20.8 W·h/kg和230 W/kg。     

响应面法优化沥青球基活性炭脱色红糖溶液的工艺研究

本文采用沥青球为原料,经过预氧化,碳化以及活化等步骤处理后得到了沥青球基活性炭,研究沥青球基活性炭对红糖溶液的脱色的影响。在前期单因素实验基础上,筛选出影响去除率的3个主要因素,再利用响应面法优化沥青球基活性炭吸附红糖色素的3个工艺条件。再根据Box-Behnken中心组合设计原理对筛选的主要因素进行优化,建立2次多项式回归模型。最后得到各因素对响应值的影响次序为：吸附温度>沥青球基活性炭的添加量>吸附时间。