废弃油脂制备多孔炭材料及其电容性能研究

来源 :上海理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ljiand
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
废弃油脂是当前产量十分丰富的一种资源化固体废弃物,其资源化利用水平有待提高,因其含碳量高达70-80%可作为高附加值多孔碳材料的前驱体。本论文以动植物油脂脂肪酸单体作为前驱体,利用高温自生压热解炭化(Carbonization under Autogenic Pressure at Elevated Temperatures,CAPET)技术制备形貌结构良好的炭材料(Carbon Materials,CMs),再通过KOH活化技术构建具备高比表面积(Specific Surface Area,SSA)、丰富表面官能团(Surface Functional Groups,SFGs)的分级多孔炭(Hierarchical Porous Carbons,HPCs),并研究其超级电容器电化学性能,以期为废弃油脂高值化产品的转化提供新思路。主要研究结果如下:(1)首先对四种脂肪酸(亚油酸LA、油酸OA、硬脂酸SA、棕榈酸PA)在600℃高温下进行自生压炭化,固相炭产率达43-45%;气相产物产率约57%,无液相产生,气相产物主要以可燃成分H2、CO、CH4为主。由此可见,CAPET技术极大地提高固相炭产率,并且产生了类似合成天然气的气相产物。(2)以上述四种脂肪酸制备的CMs在经过KOH活化之后,晶体结构和表面官能团结构表现出一致性。对四种HPCs的电化学性能进行测试,结果表明:在6M KOH水系电解液中,LA-HPCs,OA-HPCs,SA-HPCs和PA-HPCs在0.5A g-1的比电容分别为355.2、348.8、317.6、299.4F g-1,可作为超级电容器电极材料。(3)为了进一步提升HPCs材料的电容性能,研究以亚油酸为前驱体制备CMs并考察不同活化温度(500℃、600℃、700℃、800℃)对HPCs结构进行修饰。结果显示,KOH活化后的HPCs具有丰富的微孔和介孔孔道结构,HPCs-600、HPCs-700和HPCs-800的SSA高达1992-2414 m~2 g-1;其中HPCs-700的SSA最大,而在活化温度较高的HPCs中介孔率却更高,如HPCs-800中Vmeso/Vtotal为53.3%。综合评价显示,HPCs-700表现出更优异的电化学性能和循环稳定性,在6 M KOH电解液中、电流密度为0.5A g-1的情况下,比电容为365 F g-1。(4)论文进一步探讨了氮掺杂对分级多孔炭的孔结构和表面化学性能的影响。通过在自生压热解炭化阶段引入三聚氰胺作为氮源,制备出氮掺杂的CMs,联合700℃KOH活化制备出氮掺杂HPCs。X射线光电子能谱(X-ray Photoelectron Spectroscopy,XPS)分析表明,氮元素的引入主要在碳骨架及表面形成了含氮官能团,这些含氮官能团提高了多孔炭材料表面的湿润性并在电化学性能方面提供了赝电容增量,进而提升多孔炭材料的电容电化学性能。此外,通过比较不同的氮掺杂比例多孔炭以及未掺氮多孔炭,得到如下结果:LA-HPCs-N0.5具有最大的SSA(3474.1 m~2 g-1)、且介孔率达到72%,它比未掺氮多孔炭LA-HPCs-C的SSA(2413.8m~2 g-1)提高了~30%,;氮元素的掺杂对表面化学结构也有了重大了影响,LA-HPCs-N0.5样品表面N元素含量达4.12%,官能团结构以提供赝电容吡咯氮(N-5)和增强导电性季氮(N-Q)为主。在标准测试体系中(6 M KOH水系电解液、0.5A g-1),LA-HPCs-N0.5比电容显著提升至618F g-1。本研究为高电容性能HPCs制备与结构设计提供了一种新方法。
其他文献
2015年,为了建立具有中国特色的社会主义审判体系,提高审判能力,最高人民法院提出要建立规范法官行为,促进法官依法行使职权的法官惩戒制度。当前,各省的法官惩戒制度已经进入了实施阶段。在建立与完善法官惩戒制度的过程中,以监察全覆盖为目的的监察体制改革也拉开了帷幕。到目前为止,各级监察委员会已经全部组建完成,规范体系日臻完善,治理效能日益凸显。法官惩戒制度与监察体制中的监察法官职务违法制度具有相似的内
学位
互联网的出现和计算机的普及,使得数据的收集和传输变的简单起来,随着5g和人工智能的到来,人类社会数据呈现爆炸式的增长,人类开始进入了一个数字社会模式。网络平台作为数字社会的重要载体不仅成为人们生活不可或缺一部分。网络服务提供者作为网络平台的经营者,组织生产力的新型主体,基于对数据和算法的资源掌控和政府的赋权与用户权利的让渡拥有了权力。网络服务提供者拥有的权力成为数字社会的新的权力形态。随着公共利益
学位
密封是透平机械抑制工质泄漏、提高系统稳定性的关键部件。较之传统迷宫密封,扇贝型阻尼密封可为转子系统提供较大阻尼,抑制流体激振效果显著。开展扇贝型阻尼密封流动特性及减振机理研究对进一步提高旋转机械运行效率与稳定性具有重要的理论研究意义与工程应用价值。首先,建立扇贝型阻尼密封、袋型阻尼密封及迷宫密封三维数值模型,对比分析三种密封在预旋影响下的流动特性。结果表明:无预旋时,与袋型阻尼密封相比,扇贝型阻尼
学位
随着人们生活水平的提高及对环保的日益重视,越来越多的气体传感器进入了人们的视野。谐振微悬臂梁传感器是质量型气体传感器中较为常见的一种,具有分辨率高、灵敏度高、便捷性强、噪声低、功耗低、集成度高等优点,在气体传感领域具有广阔的应用前景。悬臂梁传感器的性能往往取决于其器件结构、工作频率及敏感材料等多方面。其中,敏感材料是获得优异气敏性能的关键。二维多孔纳米材料具有大的比表面积和高的孔隙率,有利于气体的
学位
十年树木,百年树人,儿童不仅是父母的孩子,更是民族的财富,是国家社会发展的生力军,儿童德智体美的全面发展是促进国家发展的必要条件。而出于儿童体魄和智力的不成熟,他们在迈入成年阶段之前缺乏足够的自保能力与判断能力,权利的保障需要外力帮助。因此自家庭作为私密的原生性联合体诞生起,家庭便承载着养育与教化的双重功能,由家庭成员对儿童进行抚养与教育成为延续至今的历史样态。但随着当下经济浪潮的冲击,传统家庭结
学位
跟骨作为人体内部最大的跗骨,位于足纵弓后侧起点,是人类站立行走的最重要的支撑结构之一。跟骨骨折是较为易发的骨折类型,约占所有骨折类型的1-2%和跗骨骨折的65%。75%的跟骨骨折为关节内骨折。大多数骨折机制是由于高能量损伤冲击导致的,常常发生在年轻、活跃的劳动年龄男性。解剖复位和稳定固定是这类损伤最常用的治疗要求。然而,跟骨骨折的治疗仍然是一个挑战,因为骨折类型复杂,伤口并发症发生率高。移位明显的
学位
在许多工程领域中,伴随着多种力场下多孔介质中的流动、传热和传质现象非常普遍。例如,工业废水在排放过程中可能还含有大量的余热,而废水通常带有大量的导电粒子,因而在土壤中流动时会发生热质传递,严重危害大自然的健康。土壤可看作是一种典型的多孔介质,工业废水在其中流动时,会受到重力、多孔介质的阻碍力以及磁场力的作用,考察废水在土壤中的流动和传热传质现象有利于污水净化。此外,在建筑物的保温和油气田等能源开采
学位
随着经济社会的发展,具有时代特征和社会意义的家班共育也在不断发生着新的变化。其中,隔代教养的问题越来越引起大家的关注。在家庭教育中,隔代教养参与的范围逐渐扩大,承担任务的维度也在扩展,这需要教育工作者重新审视家班共育,探索家班共育的新路径,提升家班共育的有效性。
期刊
我国行政诉讼一直以“诉讼不停止执行”为原则,即原则上行政相对人起诉后,行政行为不会被中止执行,被诉行政行为不受被起诉的影响照常被执行。同时,出于保护行政相对人利益的考虑,以“诉讼停止执行”为例外情形,即在行政诉讼尚未终结前,由法院依据相关法律规定裁定暂停被诉行政行为的执行,临时保全行政相对人相关权益。随着行政法治的发展,行政相对人对自己主体地位的认识日渐深入,越发重视对自身权益的保护。停止执行是诉
学位
1989年颁布实施的《行政诉讼法》是我国行政法治化的重要里程碑,也标志着中国行政法学的全面兴盛。行政诉讼变更判决正是在这样的背景下诞生的,变更判决是重要的行政诉讼判决类型之一,然而在《行政诉讼法》颁布之初,有关变更判决的确立与否存在很大争议,它是司法权监督行政权的有效手段,同时也存在司法权僭越行政权的危险。因此,在立法时仅仅将变更判决限制适用在行政处罚这一种行政行为之上,并且加上了“显失公正”的限
学位