真菌衍生碳基复合材料的制备及超电容行为研究

来源 :扬州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:carinalove
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
由于真菌微生物具有成本低、易再生、来源广泛、生长速度快等优点,使得真菌衍生碳基材料在新型储能设备和电容去离子中具有潜在的开发空间。众所周知,电极材料主要决定着电容储能性能和电容去离子性能,因此,研究高性能的电极材料已成为一种趋势。在本论文中,以不同真菌作为碳源前驱体,通过活化、水热、碳化等方式制备出金属氧化物/真菌衍生碳基复合材料,旨在有效的改善其电容性能。具体研究内容及结论如下:(1)Nb2O5@酵母碳复合材料的制备及超电容行为研究以酵母菌为碳源,通过简单的水热-退火处理制备出Nb2O5@酵母碳复合材料(Nb2O5@YC)。分析了制备方法对复合材料电荷存储性能的影响,并探究多腔室、多孔结构与其电荷储存性能之间的构效关系。结果表明,酵母碳包覆的Nb2O5量子点暴露出更多的活性位点,缩短了钠离子的扩散距离,另外Nb2O5量子点与酵母碳材料紧密相连,有利于电子传递。T-Nb2O5@YC复合材料具有出色的电荷储存性能。在0.05 A·g-1的电流密度下显示出最大放电容量值为195.7 mAh·g-1,在1 A·g-1的电流密度下显示了出色的倍率性能,放电比容量达118.9 mAh·g-1。而且,在电流密度为2A·g-1下经过2000次循环后依然能保持84%的放电容量,表现出稳定的循环性能。当组装成非对称超级电容器T-Nb2O5@YC//AC,功率密度为1250 W.kg-1时,能量密度达62.5 Wh·kg-1。(2)银耳基多孔活性碳材料的制备及电容去离子性能研究通过活化-碳化两步法制备了具有高比表面积的多孔碳球(NC)和纳米碳片(BC),并利用生物质衍生碳表面丰富的含氧官能团与对苯二胺(PPD)中氨基端基之间的酰化反应对碳界面进行改性,得到NC-PPD和BC-PPD材料。探究了活化方式对碳材料电容性能的影响,并分析了多腔室纳米球结构与其电容之间的构效关系。结果表明,绿色的活化方法减少了对纳米结构的破坏,同时也降低了制备的难度和成本。此外,高通透的多腔室碳球具有高比表面积和丰富的表面官能团,有利于双电层作用机制和赝电容作用机制的协调发挥,保证了材料具有足够强的电容离子吸附能力。NC-PPD还展现出良好的电荷储存能力,当电流密度为0.5 A·g-1时,NC-PPD样品比电容达到315.7 F-g-1,GCD充放电10000次后保持着86.3%的比电容。柔性对称电容器NC-PPD//NC-PPD的功率密度为2.5 kW·kg-1时,能量密度达到8.8 Wh·kg-1。此外,NC-PPD表现出良好的离子吸附性能,在工作电压为1.2 V的NaCl溶液中,离子吸附量高达27.9 mg·g-1。(3)纤维状MnO2/木耳碳片复合材料的制备及超电容性能研究通过简单的活化-化学沉积法合成了纤维状MnO2/木耳碳片的复合材料(MnO2/BPC)。探讨了MnO2纳米纤维对复合材料电化学性能的影响,剖析了MnO2与木耳碳片所构建的3D结构与电容性能间的构效关系。结果表明,当MnO2纳米纤维负载在木耳碳片的表面时,引入的纳米纤维提供了更大的比表面积和丰富的活性位点。同时纳米纤维之间的大量间隙促进了电解液离子的传输,从而表现出良好的电容性能。电化学结果显示,当电流密度为0.5 A·g-1时,复合材料的比电容可达到463.5F·g-1,并且循环3000次后,电容保持率高达94.9%。非对称超级电容器MnO2/BPC//AC的功率密度为0.26 kW.kg-1时,能量密度为20.84 Wh.kg-1。
其他文献
小龙虾(也称克氏原螯虾)肉味鲜美,营养丰富,广受消费者的喜爱。小龙虾水分和蛋白质含量高,在加工贮藏过程中极易发生腐败变质,导致产品的货架期短,极大地制约了小龙虾产业的发展。因此急需开发出既能保持小龙虾品质又能延长货架期的加工工艺。本文以小龙虾为原料,对清洗、腌制和熟制杀菌工艺进行优化,为即食小龙虾的产品开发提供理论依据和技术支撑。主要研究内容和结果如下:1、超声波联合微酸性电解水对小龙虾清洗减菌工
学位
<正> 应用耳针和耳根麻醉进行面部、颈部,胸腹四肢和后颅窝手术,均有良好的镇痛效果。耳根麻醉镇痛的主要传入神经是耳大神经和枕小神经。耳大神经的耳甲支分布到耳廓外侧面的耳甲腔和耳甲艇,该区是胸腹腔疾病的耳针治疗区。为探讨耳针、耳根麻醉的镇痛机
期刊
乳清蛋白富含必要氨基酸,易于消化吸收,素有“蛋白质之王”之称。超滤技术可以将乳清蛋白中的营养物质资源化利用,是乳清蛋白分离和回收中最常用的膜技术。但超滤过程中出现的膜污染不可避免,导致膜性能下降,严重时需要更换膜,增加生产成本。本研究考察乳清蛋白超滤过程中随着超滤时间的增加,离子环境变化对蛋白结构的影响,探究膜污染机理。通过XDLVO理论分析乳清蛋白超滤过程中的界面作用能,考察蛋白特性和膜污染机理
学位
四环素(Tetracycline,TC)是广谱抗生素中的代表,其分子尺寸为1~2nm,并且不易被生物降解,微量的四环素依旧可以对环境造成影响,因此本文采用吸附法和催化氧化法去除水中四环素。对于吸附剂或催化剂而言,载体的选择很重要。SBA-15是一种硅基介孔材料,具有较大的孔径、厚的孔壁以及高的热稳定性和水热稳定性,金属改性SBA-15被广泛应用于吸附、催化等领域。文献表明,Cu改性SBA-15具有
学位
面筋蛋白是小麦粉经深加工得到的一种产品,在食品领域许多方面有着很大的应用价值。小麦面筋蛋白是一种传统的食品添加剂和品质改良剂,但是其功能性质存在一定的缺陷。通过改性来提高面筋蛋白的功能特性具有重要的理论和实际意义。本论文以小麦面筋蛋白为研究对象,研究了脉冲电场对其结构性质、功能性质和品质特性的影响;直流电场对其结构性质、功能性质和品质特性的影响;以及脉冲电场联合直流电场对其结构性质、功能性质和品质
学位
<正>五一小长假,闻名全国的壶关太行山大峡谷旅游景区游人络绎不绝,其中一行人满怀浓情急切地奔向那里,但他们并非为太行山大峡谷的景色所吸引,他们是全国爱国拥军模范、阳泉市郊区李家庄乡汉河沟村党支部书记兼村委会主任宋晓文与他带领的村两委一班人和村双拥企业——阳泉市裕盛源农产品开发有限公司负责人,5月3日,在长治市壶关县大峡谷镇后脑村举行捐款仪式,向全国最美退役军人牛何松爱心捐赠20万元,以支持牛何松"
期刊
淀粉糊化后存在糊黏度不稳定、胶凝特性欠佳和抗热性能差等问题,难以满足淀粉基食品加工对品质特性的要求。亲水胶体作为常用于食品加工的功能性多糖,可通过与淀粉复配产生的协同作用有效改善淀粉基食品的加工和品质特性。目前淀粉与亲水胶体简单混合是最常用的方法,但是简单复配后淀粉与亲水胶体之间的相互作用大多局限在淀粉颗粒外部,所构建的协同效果有限,且淀粉与亲水胶体在复配体系中存在强烈的水分子互竞作用,实际应用时
学位
肉桂皮精油(CBO)具有优良的抗菌能力,但应用时易受到其挥发性、对环境条件(如氧气、光和热)的敏感性、强烈的香气和低水溶性等缺陷的限制。课题组前期研究显示蛋清蛋白(EWP)在酸/热诱导联合超声条件下可以形成纳米胶粒,并能有效封装精油及增强精油的溶解性、稳定性和抗菌活性。为进一步提升EWP胶粒的应用潜能,本研究在前期研究基础上,应用磷酸化修饰技术、超声波纳米技术等手段构建了磷酸化修饰的蛋清蛋白(P-
学位
CO2加氢制甲醇对未来可持续经济发展和环境保护是极具前景的途径。同时,甲醇也是合成各种高附加值化学品的原料。但是,常规的铜/氧化物催化剂在CO2加氢过程中的一个关键瓶颈是在温和的反应条件下难以活化在热力学上稳定的CO2分子,这将导致甲醇时空产率低。因此,开发用于CO2低温制甲醇的高效催化剂是非常具有应用价值和学术研究意义的热门课题。本论文合理地设计并制备了一系列铜锌基逆构催化剂用于CO2加氢制甲醇
学位
过氧化氢异丙苯是重要的化工中间原料。在工业上,其主要是在以少量的过氧化氢异丙苯作为引发剂、反应温度为110-115℃和空气压力为0.4-0.6MPa条件下通过异丙苯自氧化反应制备的。但其工业生产条件苛刻且产率低。从绿色化学理念出发,亟需开发出高效的催化体系并实现在常温常压的反应条件下通过异丙苯苄位C-H键氧化反应制备目标产物过氧化氢异丙苯。本论文首先将从均相NHPI/Co催化剂出发,研究该催化剂在
学位