等离子体快速改性增强椰壳基活性炭电化学性能的研究开题报告

1. 研究目的与意义

随着活性炭在超级电容器这个领域应用的扩大，其电化学性能的研究应用逐渐开始受到重视。在众多储能材料中，超级电容器因其充放电时间短、工作寿命长、使用温度范围宽、对环境友好等优异的性能，使其在储能领域得以凸显。为获得高比容的超级电容器，人们对超级电容器的电极材料进行研究，而碳材料以高比表面积、优异的电化学性能、绿色无污染深受研究人员青睐。

为提高碳材料应用在超级电容器中的储电性能，此次研究利用等离子体的物理和化学作用，在极短的时间内改善活性炭的表面微观结构，在其表面产生大量的纳米级孔隙，增加其比表面积同时引入目标含氮及含氧官能团从而提高其电化学性能。

2. 国内外研究现状分析

对活性炭的改性方法有物理方面的改性例如微波辐射改性、超声波改性、加热法等，化学改性方法例如酸碱改性、负载改性、等离子体改性等。等离子体改性活性炭技术在国内外开展：

程抗等^[8]采用放电等离子体对活性炭纤维表面进行改性，向其表面有效引入含氮官能团并可以改变含氧官能团的形态及分布，改善了活性炭的表面化学性质，通过改变活性炭纤维的化学官能团来强化活性炭纤维对SO和NOx的吸附和催化作用。Huang等^[13]采用N₂作为介质的介质阻挡放电等离子体对VACFs在不同电压和改性时间内进行改性处理，在N₂等离子体改性过程中，样品表面被刻蚀变得粗糙，比表面积和孔径变大，而平均微孔孔径几乎不发生改变，N₂等离子体改性可以显著改变VACFs表面氧官能团的分布。

3. 研究的基本内容与计划

采用介质阻挡等离子体技术，快速改性商用椰壳基活性炭表面。利用等离子体的物理和化学作用，在极短的时间内改善活性炭的表面微观结构，在其表面产生大量的纳米级孔隙，增加其比表面积，并且通过等离子的协效接枝作用，在活性炭表面同时引入目标含氮及含氧官能团。利用本项技术，制备出电化学性能优良的椰壳基活性炭材料。具体研究内容包括：

1、等离子体处理工艺对椰壳活性炭物理性能的影响

2、等离子体处理工艺对椰壳活性炭化学性能的影响

4. 研究创新点

首次采用氮气和氧气共混经射频等离子体改性活性炭