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楼主  发表于: 2014-04-03 14:02
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 棉杆基活性炭：良好的电容器电极材料

　　中国科学院新疆理化技术研究所的陈铭德、康雪雅等研究员指出，对于电化学电容器电极材料而言，棉杆基活性炭不仅有着良好的电化学性能，而且价格低廉，来源广泛，具有广阔的开发应用前景。
　　关于超级电容器电极材料的研究，从碳基材料、金属氧化物材料到导电聚合物材料，前人做了大量工作。生物质资源来源广泛，但是利用率不高。陈铭德、康雪雅他们研究了以棉杆为原料，采用KOH化学活化法制备超级电容器活性炭电极材料。用SEM进行表征，恒流充放电，循环伏安法、交流阻抗研究其电化学性能。
　　实验步骤如下：首先，将棉花秸秆去皮粉碎烘干，置于气氛炉中在Ar的保护下800℃温度烧结2h，将烧结产物与5mol/L的KOH活化剂按照一定量的固液比浸渍12h后进行干燥处理。然后，将其在通有Ar的气氛炉中烧结（800℃），控制活化温度(AC-1为0.5h，AC-2为1h，AC-3为2h，AC-4为3h的活化产物)，将其产物过滤洗涤。最后，在80℃下真空干燥洗涤。其产物在玛瑙研钵中研细，得粉末样品。
　　活性物质、乙炔黑及PVDF按80:15:5的质量比称量，混合均匀后，涂覆于干燥的铝箔上，待其自然晾干后，用铳子裁剪大小相同的电极片，于120℃真空干燥7h后使用。然后，选取质量相同(精确到0.1mg)的一组电极片在手套箱中组装双电层电容器，1.0mol/LEt4NBF4/AN(四乙基铵四氟硼酸盐/乙腈)(水分≤20ppm)做电解液，室温下在电池测试仪(BTS-51,Neware,China)上进行恒流充放电测试，电化学工作站CHI660A上进行循环伏安、交流阻抗测试，电压范围为0~3.5V。

　　得出结果，上图为不同活化条件下制备活性炭的微观形貌，从图中清晰的看到，活化后的活性炭趋于一种石墨化层状结构，随着活化时间的增加，棉杆基活性炭的孔隙结构增加，从而有利于材料的电容增加。当活化时间为2h时最佳，之后由于活化时间过长，导致空隙结构的坍塌。
　　从图2-6比较中得出，棉杆基活性炭电极材料组装成纽扣式双电层电容器，其在2A/g的电流密度下的放电比容量能够达到180F/g。
　　研究员总结，实验制得的棉杆基活性炭电极材料比容量高，循环稳定性好，具有良好的电容特性，适合作为超级电容器的电极材料。该研究发表在汉斯出版社《分析化学进展》2013年2月的期刊上。（编译/龚珊）【了解更多请选择尔湾阅读--本文版权属于汉斯出版社，转载请注明出处】
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