木质素高盐模板碳气凝胶制备及其电化学应用

编号 zgly0001707074

文献类型 期刊论文

文献题名 木质素高盐模板碳气凝胶制备及其电化学应用

作者 刘家冉  郭思勤  赵天畅  许凤 

作者单位 生物质化学北京市重点实验室北京林业大学材料学院 

母体文献 北京林业大学学报 

年卷期 2020年06期

年份 2020 

分类号 TM53 

关键词 木质素  高盐模板  碳电极材料  超级电容器  电化学性能  碳气凝胶 

文摘内容 【目的】以工业碱木质素和甲醛为原料,在盐的制孔和稳定作用下,水热反应后直接碳化制备多孔碳气凝胶,并检测其结构、理化性质和电化学性能,探究其在超级电容器电极材料中的运用。【方法】将2 g工业碱木质素分别与3种盐（ZnCl2、NaCl、Na2CO3）混合均匀,各加入1.5 mL甲醛,搅拌成黏稠浆状,转移至反应釜中,160℃反应2 h,得到一系列的木质素碳气凝胶（LCA）前驱体,在通氮气保护的管式炉中,以3℃/min的升温速率升温至900℃,保温3 h进行碳化,自然冷却后取出并洗涤,得到LCA。通过比表面积测定（SSA）、扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）表征碳气凝胶的结构和理化性质,将其研磨粉碎后制成超级电容器电极,通过循环伏安测试、恒流充放电测试和开位电路阻抗测试进行电化学储能表征。【结果】以ZnCl2为模板制备的LCA最高比表面积可达711 m2/g,在SEM下能观察到凝胶状结构,XRD表明LCA以无定形碳为主。在0.2 A/g的电流密度下,比电容达到124 F/g;在10 A/g的高电流密度下,比电容维持在60 F/g,电容保持率约为48%,拥有最佳的倍率性能。【结论】本实验以价格低廉的工业碱木质素为原料,在盐模板下经过水热和碳化过程直接制备LCA。在ZnCl2盐模板下可以制备出高比表面积,以无定形碳为主的LCA,并拥有优良的电化学性能,可用于超级电容器电极材料。该方法绿色环保、操作简单、成本低,具有潜在的工业化利用前景。