生物质活性炭的表面改性及其电化学储能性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

超级电容器作为一种新型储能器件，高功率密度、快速充放电、循环寿命长和安全性能，在诸多领域有广泛应用。虽然有很多炭材料被用作电极材料，但目前为止已商业化的只有活性炭，它来源广泛，可再生，环境友好。但受储能机制限制比容量提高有限，通过氮、硫等杂原子掺杂使活性炭表面形成诸如吡咯或吡啶等富电子官能团来提高电极材料的电子电导率；此外，在充放电过程中由于杂原子掺杂形成赝电容基团,可进一步提生物质活性炭基高超级电容器的比容量和能量密度，满足高性能储能设备需要。

这样不仅可以制成更好的电极材料，让超级电容器的使用更加高效，还可以开发出碳材料的更多应用。

2. 国内外研究现状分析

k. jurewicz用不同的前驱体及负载方法，在活性炭电极里掺杂氮原子,改善活性炭电极材料表面湿润性和赝电容的双重作用。

teng等采用温和氧化法在活性炭表面引入含氧官能团,其比电容由120f/g增加到150f/g。

kalijadis 等葡萄糖和硼酸聚合反应，生成含硼高分子聚合物，水热法处理后得到含硼水热炭材料，提高了炭材料的电催化氧化还原能力。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

①查阅相关文献，了解相关背景。

②将生物质活性炭以一定比例与含有氮、硫杂原子的离子液体（如1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺盐）进行混合浸渍。

4. 研究创新点

本实验选择的离子液体是1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺盐，来作为氮，硫来源。没有使用传统的三聚氰胺，有机氨等作为离子液体，因其中含有多种离子，只用一种离子液体就可以掺杂多种杂原子，这样可以减少变量，实验便捷。在应用时也节省物料。