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豆壳基炭材料的响应面优化设计及电化学特性 被引量:5
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作者 罗路 邓剑平 +3 位作者 罗凌聪 陈婷婷 范毜仔 赵伟刚 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期277-283,共7页
为了满足人们对新型储能设备的需求,以生物质尤其是农林废弃物基炭材料作为电极材料的超级电容器备受关注。该研究以农业废弃物材料刀豆壳作为前驱体,采用KOH活化方法制备高比面积活性炭并作为超级电容器电极材料。以材料比电容为响应值... 为了满足人们对新型储能设备的需求,以生物质尤其是农林废弃物基炭材料作为电极材料的超级电容器备受关注。该研究以农业废弃物材料刀豆壳作为前驱体,采用KOH活化方法制备高比面积活性炭并作为超级电容器电极材料。以材料比电容为响应值,活化温度和活化比例为试验因素,采用中心复合设计方法(CCD,Central Composite Design)进行响应面优化研究,并探究在最佳工艺条件下制备的活性炭的电化学性能。研究结果表明:活化温度和活化比例对刀豆壳活性炭材料的比电容均具有显著影响。优化得到的最优工艺参数为活化温度694℃,活化比例4.17∶1。验证试验得到刀豆壳活性炭材料的平均比电容为254 F/g,与预测值基本吻合。同时对活性炭进行了性能表征,采用扫描电镜(SEM,Scanning Electron Microscope)和透射电镜(TEM,Transmission Electron Microscope)观察活性炭的形貌特征,通过氮气吸-脱附测试研究了炭材料的孔隙结构,结果表明:刀豆壳活性炭材料表面分布大量纳米孔,最大比表面积可达3129 m^(2)/g,总孔容达1.68 cm3/g,微孔孔容达0.96 cm^(3)/g,有利于电解液流通和电解质离子吸附。 展开更多
关键词 比表面积 活性炭 响应面 KOH活化 刀豆壳 超级电容器
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杉木树皮基活性炭的制备、表征及其电化学性能研究 被引量:4
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作者 罗路 罗凌聪 +3 位作者 邓剑平 周亚兰 范毜仔 赵伟刚 《林产化学与工业》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期37-44,共8页
以林业废弃物杉木树皮作原料,通过低温炭化和KOH高温活化两步法制备了具有高表面积和孔隙率的杉木树皮基活性炭并应用于超级电容器电极材料。以碱炭比和活化温度为试验因素,以电流密度0.5 A/g下的质量比电容为响应值,进行中心复合设计(C... 以林业废弃物杉木树皮作原料,通过低温炭化和KOH高温活化两步法制备了具有高表面积和孔隙率的杉木树皮基活性炭并应用于超级电容器电极材料。以碱炭比和活化温度为试验因素,以电流密度0.5 A/g下的质量比电容为响应值,进行中心复合设计(CCD)和响应面分析。研究结果表明:杉木树皮基活性炭的比表面积最高可达1522 m^(2)/g,最大孔容可达0.84 cm^(3)/g,此时平均孔径为1.12 nm,且同时存在大量的中孔和微孔。碱炭比和活化温度的交互作用对比电容的影响显著,响应面法优化得到杉木树皮基活性炭最佳制备工艺为:碱炭比值为3,活化温度605℃,此条件下炭材料的比电容为185.7 F/g。对优化条件下制备的活性炭进行电化学性能测试发现:在0.5 A/g条件下的最大比电容为188 F/g,且具有良好的倍率性能(85.1%)。 展开更多
关键词 响应面 杉木树皮 活性炭 电化学 比电容
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响应面优化设计棕榈壳活性炭的制备及储氢性能研究 被引量:4
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作者 罗路 罗凌聪 +3 位作者 邓剑平 范毜仔 杜官本 赵伟刚 《林产化学与工业》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期92-100,共9页
以生物质材料棕榈壳作原料,采用KOH活化方法制备高比面积活性炭,以比表面积和微孔孔容作为考察目标,分别通过单因素试验和响应面法探究不同的制备工艺条件的影响及其最优工艺参数,并考察了最佳工艺条件下制备的活性炭的储氢性能。研究... 以生物质材料棕榈壳作原料,采用KOH活化方法制备高比面积活性炭,以比表面积和微孔孔容作为考察目标,分别通过单因素试验和响应面法探究不同的制备工艺条件的影响及其最优工艺参数,并考察了最佳工艺条件下制备的活性炭的储氢性能。研究结果表明:活化温度和浸渍比值对比表面积和微孔孔容均具有显著影响,以微孔孔容模型进行预测优化得到的最优工艺参数为活化温度795℃,浸渍比值3.64,制备得到的棕榈壳活性炭的平均比表面积和微孔孔容分别为3491 m^(2)/g和1.08 cm^(3)/g。孔结构分析结果表明:棕榈壳活性炭主要以微孔为主,微孔率最高可到89%,也有中孔并存。从扫描电镜和透射电镜图也可以看出活性炭存在大量微孔和中孔,两者结果一致。同时棕榈壳活性炭的储氢性能优异,在-196℃和4 MPa条件下,其过量储氢量和绝对质量储氢量可分别高达6.4%和6.8%。 展开更多
关键词 KOH活化 棕榈壳 比表面积 微孔孔容 储氢材料
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硼/氮共掺杂刀豆壳基多孔炭材料的制备及其电化学性能研究 被引量:2
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作者 罗路 罗凌聪 +4 位作者 邓剑平 陈婷婷 范毜仔 杜官本 赵伟刚 《林产化学与工业》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期43-50,共8页
以农林废弃物刀豆壳为原料,首先以低温炭化和KOH高温活化两步法制备高比表面积活性炭,进而以四水合五硼酸铵为硼源、氮源通过水热合成反应制备得到硼/氮共掺杂多孔炭材料。通过扫描电镜、透射电镜、氮气吸附-脱附、电感耦合等方法对材... 以农林废弃物刀豆壳为原料,首先以低温炭化和KOH高温活化两步法制备高比表面积活性炭,进而以四水合五硼酸铵为硼源、氮源通过水热合成反应制备得到硼/氮共掺杂多孔炭材料。通过扫描电镜、透射电镜、氮气吸附-脱附、电感耦合等方法对材料的结构和化学特性进行表征,并采用三电极系统测试其电化学性能。研究结果表明:掺杂后的活性炭材料最大比表面积可达2859 m^(2)/g,总孔容1.34 cm^(3)/g,微孔孔容0.99 cm^(3)/g,最高硼质量分数为3.27%,氮质量分数为2.60%。基于杂原子的引入和适宜的孔隙结构的共同作用,掺杂后的活性炭材料在电流密度1 A/g条件下比电容最高达369 F/g,相应的20 A/g电流密度条件下的质量比电容为240 F/g,倍率性能优异。 展开更多
关键词 刀豆壳 四水合五硼酸铵 活性炭 比表面积 微孔孔容
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