活性炭含磷基团的还原及其对电化学性能的影响开题报告

 2021-08-08 22:10:31

1. 研究目的与意义

研究目的:本课题采用不同的还原方式研究活性炭表面含磷基团的还原规律,通过分析活性炭的电化学性能,掌握不同含磷基团对活性炭电化学性能的影响。

研究意义:活性炭在日常生活中应用广泛,食品饮料工业:脱色、脱臭;水处理业:净水器;电化学领域:电极材料等方面。虽然活性炭应用广泛,但是活性炭使用之前要进行改性,以提高其性能。本实验通过磷酸对活性炭进行改性,而通常制备的含磷活性炭中的含磷基团为磷酸酯结构。另一方面,活性炭商业应用于超级电容器,由于其比表面积大,良好的热性能和导电性,良好的抗腐蚀性,稳定性高,成本低,因此活性炭作为电极材料一直是热门话题。

2. 国内外研究现状分析

概况:碳是最早被用于制作超级电容器的电极材料,碳电极电容器主要是利用储存在电极和电解液界面的双电层容量,其比表面积是决定电容器容量的重要因素,尽管高比表面积的碳材料比表面积越大,容量也越大,但实际利用率并不高,因为多孔碳材料中孔径一般要2nm以上的空间才能形成双电层,从而进行有效的能量储存,而制备的碳材料往往存在微孔(小于2nm)不足的情况。除此以外,碳材料的表面官能团、电导率、表观密度等对电容器性能也有一定影响。 从实用角度上讲,碳材料作为超级电容器的正极材料是最具吸引力的,但是由于其成本较高,一定程度上影响了碳材料的推广应用。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容:

(1)含磷活性炭的氢气还原及其对活性炭表面化学性质与电化学性能的影响。

(2)含磷活性炭的化学试剂还原及其对活性炭表面化学性质与电化学的影响。

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4. 研究创新点

特色与创新:

活性炭中的含磷官能团对活性炭的电化学性质具有重要的影响。但由于通常所制备的含磷活性炭中含磷基团为磷酸酯结构。目前,对于活性炭表面的不同含磷基团的调控及其对活性炭的电化学性能影响研究很少。

本课题采用不同的还原方式研究活性炭表面含磷基团的还原规律,通过分析活性炭的电化学性能,掌握不同含磷基团对活性炭电化学性能的影响。

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