木焦油基多孔炭電極材料制備及性能研究

1、燃燒學編號：184188中國工程熱物理學會學術(shù)會議論文木焦油基多孔炭電極材料制備及性能研究 吳晶1,陳應(yīng)泉1*,張雄1,楊海平1,王賢華1,陳漢平1,2 (1.華中科技大學煤燃燒國家重點實驗室，武漢430074; 2.華中科技大學能源與動力工程學院新能源科學與工程系，武漢 430074)(Tel Email: HYPERLINK mailto: )摘 要：本實驗以木焦油為炭源，蟹殼為模板，KOhfe活化劑制備多孔炭材料。模板劑和活化劑的共同作用實現(xiàn)了炭材料孔道結(jié)構(gòu)的調(diào)控，高含氧炭源提升了炭材料含氧官能團，增強了表面活性。實驗最終得到了比表面積高達 1898.86m2/

2、g,微孔容為0.67cm3/g ,介孔容為0.35cm3/g ,氧含量為9.72%的 多孔炭材料。對其進行三電極測試， 在1A/g的電流密度下，炭材料比電容為338.5F/g ,在20A/g時， 比電容仍保持在258F/g ,表現(xiàn)出較好的倍率特性。本研究方法為木焦油和蟹殼的資源化利用提供了一 條新途徑。關(guān)鍵詞：木焦油；蟹殼；多孔炭；電極材料基金項目：國家自然科學基金項目(51622604 )通訊作者：陳應(yīng)泉Email: HYPERLINK mailto: 0前言隨著化石能源的枯竭和環(huán)境污染的加劇，開發(fā)高效的能量轉(zhuǎn)化及存儲技術(shù)是當今世界急需解決的難題之一， 在眾多儲能設(shè)備中，超級電容器和電池是最

3、為常見也極具潛力， 就超級電容器而言，它具有功率密度高，能量密度高，循環(huán)穩(wěn)定性好，環(huán)境友好等特點， 在電子設(shè)備，智能電網(wǎng)，軌道交通等領(lǐng)域都具有很好的應(yīng)用，此外超級電容器優(yōu)異的快 充特性在未來也極具發(fā)展前景1-3。電極材料是影響超級電容器性能的最重要因素，理想的電極材料應(yīng)該具有發(fā)達的比表面積、合理的孔徑分布以及良好的導電性和潤濕性，以利于電解液離子在電極孔道內(nèi) 的傳輸及存儲4。生物質(zhì)基炭材料不僅孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達，理化性質(zhì)穩(wěn)定，環(huán)境友好，同時 自身含有的雜原子有益表面潤濕及引入震電容，是一種具有廣泛應(yīng)用前景的電極材料5。生物質(zhì)基炭電極材料已有廣泛研究，Zhang等人6通過荷葉自身堿金屬的活化作用制備得

4、到了比表面積高達 1610m2/g的多孔炭材料，Gong等人7采用K2FeO4代替?zhèn)鹘y(tǒng)的KOH 活化，制備得到了比表面積高達1732m2/g的竹炭，在0.5A/g的電流密度下比電容達到了 222.0F/g。目前相關(guān)研究基本只關(guān)注了生物質(zhì)向炭材料的轉(zhuǎn)化，而忽視了其他副產(chǎn)物 的資源化利用，實際上生物質(zhì)炭材料產(chǎn)率不足20%,大部分生物質(zhì)資源未能很好利用。木焦油作為生物質(zhì)熱解揮發(fā)分高溫冷凝得到的重質(zhì)組分，是一種比較常見的生物質(zhì)熱解副產(chǎn)物。木焦油成分復(fù)雜，粘度大，腐蝕性強，難以有效利用，而直接排放木焦油又會 對環(huán)境造成嚴重污染，探究木焦油的資源化利用途徑頗有研究價值。研究表明，木焦油是一種高含碳原料，木

5、焦油與瀝青類似，具有較好的熱塑性，采 用瀝青類似的方法，外源引入模板，制備多孔炭材料可能是木焦油的一種利用方法，目 前相關(guān)的研究還鮮有報道。就模板而言，目前主要包括介孔分子篩、MgO、ZnO等，這些傳統(tǒng)的模板劑往往制備工藝較為復(fù)雜，成本昂貴，以天然生物模板替代傳統(tǒng)模板劑能 有效解決上述問題，Liu等人8通過天然蟹殼模板制備得到了孔徑主要分布在70nm的介孔炭材料，天然蟹殼具有較高的無機元素含量，自身規(guī)整的碳酸鈣具有傳統(tǒng)模板類似的 特性，可以作為替代傳統(tǒng)模板的重要資源。綜合上述研究，本文提出了一種以木焦油為 炭源，蟹殼為天然模板，KOH為活化劑制備多孔炭材料的方法。在此基礎(chǔ)上，進一步探究了所得炭

6、材料的理化性質(zhì)及電化學儲能特性，以期實現(xiàn)木焦油與蟹殼這兩種廢棄物的資源化利用。1實驗方法實驗原料本實驗所用木焦油來自湖北鄂州一熱解炭氣油多聯(lián)產(chǎn)示范項目。實驗前，采用元素 分析儀(Vario Micro Cube, EL-2, Germany),對木焦油進行元素分析，結(jié)果如表1-1所示。木焦油相比于生物油具有更高的碳元素含量(66.22%),同時木焦油灰含量極少，適宜于作為一種高碳低灰炭源來制備炭材料。表1-1木焦油元素組成原料CdHdONdSdAsh木焦油66.226.626.540.470.17一云：通過差減得到實驗選用的蟹殼來自農(nóng)貿(mào)市場，蟹殼主要含有40-60%的碳酸鈣，20-27%的甲殼

7、素，11-29%的蛋白質(zhì)，3-5%的碳酸鎂及少量的脂質(zhì)9。實驗前將蟹殼磨至 80-120目，將蟹 殼粉置于管式爐，使其在空氣氛圍中勻速升溫至350C,并保溫1h,升溫速率為10C/min,燃燒得到的產(chǎn)物作為天然模板劑。多孔炭材料制備將上述木焦油和蟹殼模板劑按不同質(zhì)量比混合（M蟹殼模板：M木焦油=0.5、 1、 2、 3）;加入適量四氫吠喃（THF）,磁力攪拌；攪拌 4h后置于80c烘箱，去除有機物 THF并 充分干燥，得到炭化用樣品。將炭化用樣品置于管式爐，在氮氣氛圍中勻速升溫至500C,并保溫1h,氮氣流量為200ml/min ,升溫速率為10C/min。待反應(yīng)產(chǎn)物冷卻后取出，經(jīng)酸洗（1mo

8、l/L鹽酸）、水洗、抽濾后置于 105 c烘箱，完全干燥，得到炭化產(chǎn)物。實驗根據(jù)不同的質(zhì)量混合比 將炭化產(chǎn)物依次命名為cswt-0.5、cswt-1、cswt-2、cswt-3。同時，實驗選用木焦油和蟹殼模板在500c的炭化實驗作為對照組，炭化產(chǎn)物依次命名為wt和cs。100，樣合咨率產(chǎn)前洗酸80cs0 wt cswt0.5 cswtl cswt2 cswt3樣品名稱油焦杏率產(chǎn)后洗酸100固，液,氣100板模殼翼率產(chǎn)后洗酸20圖1-1炭化產(chǎn)率：酸洗前產(chǎn)率（a）;酸洗后產(chǎn)率（b）圖1-1a反映了混合樣品的三態(tài)產(chǎn)率結(jié)果，圖 1-1b為固體產(chǎn)物酸洗后，各組分相對 于木焦油原樣的產(chǎn)率，計算公式如下：固

9、氣固，液液，氣氣氣，其中，m固、m液、m氣分別為圖1-1a中混合樣品的三態(tài)產(chǎn)物產(chǎn)量，mcs為反應(yīng)過程加入的蟹殼模板（CS）的質(zhì)量，mwt為木焦油的質(zhì)量，wcs-氣為蟹殼單獨熱解氣的產(chǎn)率。由圖可知，木焦油（wt）直接炭化的炭產(chǎn)率較低（17.25%）,主要產(chǎn)物是液體油產(chǎn) 品；煨燒的蟹殼模板（cs）在炭化過程中基本沒有質(zhì)量損失，但在后續(xù)酸洗過程會完全 脫除，說明酸洗過程能完全脫去天然模板，這也說明了蟹殼和木焦油混合熱解，能促進不穩(wěn)定木焦油向穩(wěn)定炭材料（33.64%）的轉(zhuǎn)化，且隨著蟹殼模板添加量的增加，炭產(chǎn)率升高，這可能是由于木焦油進入了蟹殼模板的孔隙結(jié)構(gòu)內(nèi)部，使其更易發(fā)生聚合，形成更多的炭骨架結(jié)構(gòu)。

10、由圖 1-1b 可知，酸洗過后以木焦油為基準的總產(chǎn)率有所降低，主要是因為炭化用樣品中，蟹殼模板質(zhì)量百分數(shù)有所提高：一方面木焦油輕質(zhì)組分在烘干過程中會揮發(fā)，另一方面，酸性木焦油中部分組分會與蟹殼模板參與反應(yīng)，產(chǎn)生質(zhì)量損耗， 焦油的質(zhì)量損失可能大于蟹殼， 導致計算采用的木焦油質(zhì)量高于實際木焦油質(zhì)量。綜合考慮蟹殼添加量及固體產(chǎn)率的影響，初步選用 cswt-1 進行活化實驗，將cswt-1與 KOH 按不同的質(zhì)量比混合 （MKOH ： Mcswt-1=0.5、1、2、3） ，使其在管式爐中慢速（5 /min）升溫至800，并保溫1h ；活化在氮氣氛圍中進行，氮氣流量200 /min ?；罨蟮臉悠方?jīng)酸

11、洗、水洗、干燥后得到活化產(chǎn)物，活化產(chǎn)物依次命名為 cswt-1-0.5 、 cswt-1-1 、cswt-1-2 、 cswt-1-3 。 此外， 將木焦油直接熱解和木焦油與KOH 按質(zhì)量比 1:0.5 混合活化實驗作為對照組，兩者活化產(chǎn)物依次命名為 wt-raw 、 wt-0.5 。木焦油基炭材料表征測試及電化學測試實驗采用麥克公司 ASAP2020 對活化樣品進行了氮氣等溫吸脫附測試， 孔徑分布由密度泛函理論計算得到； 采用場發(fā)射掃描電鏡 FSEM, Nova NanoSEM 450 及場發(fā)射透射電鏡 FTEM, Tecnai G2 F30 對樣品形貌進行了分析， FSEM 加速電壓為 1

12、0KV ， FTEM 加 速電壓為 300KV ；采用 X 射線光電子能譜儀對炭材料表面官能團進行了分析。實驗進一步對炭材料的電化學性能進行了探究， 將上述木焦油基多孔炭材料制備成電極，探究其在三電極體系下的儲能特性，主要步驟如下：首先將活化炭材料與乙炔黑、聚偏四氟乙烯按質(zhì)量比 8:1:1 混合，加入適量N- 甲基吡咯烷酮制成漿液；然后將漿液均勻涂至已知質(zhì)量的泡沫鎳上，涂覆面積為1*1cm 2 ；接著將泡沫鎳真空干燥， 干燥溫度為 105； 干燥時間 12h 后將泡沫鎳在10Mpa 壓力下壓片，稱量，并記錄涂覆在泡沫鎳上活性物質(zhì)的質(zhì)量；接著將泡沫鎳置于6mol/LKOH溶液中浸泡10h;最后在

13、辰華chi760E三電極系統(tǒng)上對電極材料進行循環(huán)伏安（ CV）,恒電流充放電（GCD ） ，交流阻抗（EIS ）測試。其中，三電極測試選用 6mol/L 的 KOH 為電解液； CV 測試電壓窗口為-0.9-0.1V ；GCD 測試電壓窗口與CV 測試一致，電流密度為 1A/g 到 50A/g ； EIS 測試開路電壓為5mv ，頻率為0.01 到 100KHz 。2 實驗結(jié)果樣品形貌結(jié)構(gòu)分析通過 FSEM 對樣品形貌進行分析， 圖 2-1a 為蟹殼原樣形貌， 蟹殼主要由棒狀的碳酸鈣堆疊而成， 在堆疊方向上均勻分布有大孔結(jié)構(gòu)； 煅燒后， 蟹殼模板形貌與原樣類似（圖2-1b） ， 炭化過程保留了

14、蟹殼獨特的規(guī)整碳酸鈣骨架， 這意味著蟹殼可以作為一種天然模板劑材料；蟹殼和焦油經(jīng)熱解、活化得到的多孔炭材料（cswt-1-0.5）形貌如圖2-1c所示，cswt-1-0.5 表面粗糙，形成了與蟹殼模板孔徑相當?shù)耐蛊鸾Y(jié)構(gòu)，說明炭化過程中木焦油能滲入蟹殼骨架內(nèi)部，復(fù)制蟹殼獨特的大孔結(jié)構(gòu)，同時在凸起結(jié)構(gòu)周圍形成了孔徑更小 的大孔和介孔，這可能是木焦油熱解揮發(fā)份沿大孔骨架析出產(chǎn)生的孔道。木焦油直接活 化的炭材料（wt-0.5）形貌與cswt-1-0.5顯著不同，由圖 2-1d可知，wt-0.5表面極其光 滑，基本沒有大孔和介孔。綜合可知，蟹殼模板對木焦油基炭材料的形貌有顯著調(diào)節(jié)作 用，促進了炭材料表面

15、大孔和介孔的形成。通過FTEM對cswt-1-0.5形貌結(jié)構(gòu)進行了進一步分析，如圖 2-1e所示，樣品出現(xiàn)了 管束結(jié)構(gòu)，可能是在制備過程中，樣品復(fù)制了蟹殼骨架上的棒狀納米碳酸鈣形貌，此外， 管束結(jié)構(gòu)在活化劑的作用下，形成了如圖所示的相互貫通的大孔，介孔及微孔。這種獨 特的三維孔隙結(jié)構(gòu)既適宜于物質(zhì)的傳輸又有利于物質(zhì)存儲，對于吸附、儲能都具有重要 意義。圖 2-1 FSEM 形貌：蟹殼原樣(a),蟹殼模板(b),cswt-1-0.5(c),wt-0.5(d),FTEM 形貌：cswt-1-0.5(e)木焦油基炭材料孔結(jié)構(gòu)分析通過BET對木焦油基多孔炭材料孔隙結(jié)構(gòu)進行了分析，如圖2-2a所示，800

16、c炭化的木焦油（wt-raw）為出型等溫吸附曲線類型10, 11,說明wt-raw主要以大孔和介孔為主， 表明吸附過程中吸附劑和吸附質(zhì)的相互作用較弱，由表 2-1可知，wt-raw的比表面積只 有6.51 m2/g,平均孔徑高達20.48nm；添加KOH活化劑后，由于KOH的活化擴孔作用， wt-0.5中產(chǎn)生了大量的微孔，由圖2-2（a）可知，wt-0.5 （圖中標錯了）為IV型等吸附類型，在相對壓力較低的區(qū)域有較大的吸附量，滯回環(huán)結(jié)構(gòu)很微弱，同時由表2-1可知，wt-0.5比表面積提升到了 705.72 m2/g,總孔容達到了 0.35 cm3/g,其中微孔占到了 0.30 cm3/g, 說

17、明KOH主要是以擴微孔為主，這與 FSEM結(jié)果類似，wt-0.5表面光滑，基本看不到 介孔，大孔結(jié)構(gòu)。2580000.20.40.60.8Relative Pressure (P/P0)DTS 招 m e; ag。SDA FT-na HQ，CU-SJ 9 m e; ao SDA FT-na u0 5 02 1152.0Pore Diameter3 2 1 o o o ?-yJ mn3 mc(e mHrov ATOP160Pore Diameter圖2-2木焦油基炭材料等溫吸附曲線 （a）,活化樣品的DFT孔徑分布（b）,wt-raw的BJH孔徑分布（c）相比于wt-0.5,添加蟹殼模板的 cs

18、wt-1-0.5比表面積有所下降，但總孔容與介孔容 顯著提升，由等溫吸附曲線可知，在相對壓力為0.5-1范圍內(nèi)，cswt-1-0.5出現(xiàn)了明顯的H3/H4滯回環(huán)結(jié)構(gòu)，表明狹縫介孔的大量存在，由 DFT孔徑分布（圖2-2b）也可知， cswt-1-0.5孔徑分布更為廣泛，孔徑分布在20到120nm處的介孔數(shù)量明顯增多，這與FSEM圖譜結(jié)果類似，說明蟹殼模板的引入有利于促進木焦油基炭材料介孔的形成。表2-1木焦油基炭材料孔結(jié)構(gòu)特性SampleSbet (m 2/g)Vt (cm3/g)V mic(cm3/g)V mec+mac(cm3/g)Dava(nm)wt-raw6.510.030.000.0

19、320.48wt-0.5705.720.350.300.051.96cswt-1-0.5626.430.500.230.273.20cswt-1-11246.140.800.450.352.57cswt-1-21898.861.020.670.352.14cswt-1-32489.621.280.320.962.06實驗進一步研究了 KOH添加量對炭材料結(jié)構(gòu)的影響，由表2-1可知，隨著KOH添加比例的增加，木焦油基多孔炭材料比表面積和總孔容不斷增加，主要是因為KOH活化一方面與炭反應(yīng)，產(chǎn)生 CO2,出等小分子氣體，另一方面生成單質(zhì)K,進入炭原子晶格，兩者均能顯著提升炭材料孔隙結(jié)構(gòu)。但炭材料微孔

20、容變化趨勢與上述不同，隨著 KOH增加，微孔容先增后減，在cswt-1-2時達到最大（0.67cm3/g）,過高的KOH活化比例 反而會降低于微孔數(shù)量。由圖2-2b可知，在高KOH添加比例下（cswt-1-3）, 2-4nm的微介孔不斷提升，過高的KOH添加量可能進一步刻蝕已有的微孔結(jié)構(gòu)，形成孔徑分布在2-4nm的微介孔，造成微孔含量降低，介孔含量升高，并協(xié)同提升比表面積。木焦油基炭材料表面特性分析焦炭含氧官能團對于吸附、儲能都具有積極意義，木焦油原料含氧量高，若原料中 氧在后續(xù)處理中仍保留在焦炭中，對炭品質(zhì)有一定提升。本實驗通過XPS對木焦油基炭材料表面官能團特性進行了表征。實驗對炭材料表面

21、的含 C、N、O元素進行了測試，如圖2-3a所示，木焦油基炭材料表面含N量很少，主要含有 C元素和O元素，木焦油含氧組分在較低的溫度下會聚合形成重質(zhì)含氧物質(zhì)12,隨著溫度的升高，重質(zhì)含氧組分一方面聚合形成含氧的炭結(jié)構(gòu)，使氧保留在炭骨架中，一方面也會通過脫羥基，脫厥基等反應(yīng)生成H2O、CO等脫除，木焦油由于自身豐富的氧元素含量，使得焦炭中氧元素含量顯著提高，由 XPS可知，木焦油基炭材料表面含氧量高達9%。表2-2木焦油基炭材料表面官能團相對含量SamplesXPS/atomic %O 1s /area %C1sN1sO1sO-1O-2O-3cswt-1-0.590.230.389.3951.2

22、035.4213.38cswt-1-189.360.4310.2246.5453.46-cswt-1-289.980.309.7242.9857.02-cswt-1-391.221.267.5240.6859.32-根據(jù)炭材料表面不同的含氧官能團結(jié)構(gòu)，對 XPS中的O 1s譜圖進行了分峰，主要 分為以下三個峰：532.4 eV處的醇鍵C-OH和醍鍵C-O-C（O-I）, 533.7 eV 處的碳氧雙鍵 （O-2）以及535.1 eV處的化學吸附氧或水（O-3）13。不同含氧官能團含量如表2-2所示，制備得到的木焦油基多孔炭材料均富有含豐富的O-1和O-2結(jié)構(gòu)，這能有效增加炭材料表面潤濕性，減少

23、物質(zhì)擴散阻力。同時豐富碳氧雙鍵（O-2）,尤其是醍鍵，也能提升炭材料震電容特性。圖2-3 XPS能譜分析（a）,炭材料O1s分峰結(jié)果（b）木焦油基炭材料電化學性能研究實驗進一步探究了電極材料在 6mol/L KOH電解液中的電化學行為，木焦油直接炭 化的木品（wt-raw）由于比表面積很?。ū?-1）,缺少電能儲存的活性位點，基本沒有電容 特性，對應(yīng)結(jié)果沒在圖中表示。隨著活化劑、模板劑的加入，炭材料比表面積顯著提高，儲能性能也隨之增加。炭 材料在10mv/s掃描速率下的 CV曲線如圖2-4a所示，CV曲線為類矩形形狀，曲線有 輕度變形，表明所得炭材料主要表現(xiàn)出雙電層電容特性，同時存在一定的震電

24、容，由XPS結(jié)果可知，震電容可能來自木焦油炭材料表面豐富含氧官能團的氧化還原反應(yīng)。CV曲線面積可以反映材料的儲能性能，由圖 2-4a可知，wt-0.5比電容最小，添加模板劑的樣品矩形面積相差不大，比電容值相近，值得注意的是，cswt-1-0.5樣品的比表面積、微孔容都小于 wt-0.5樣品，但比電容明顯高于 wt-0.5?？赡苁莣t-0.5內(nèi)部主要以微孔為 主，缺少利于電解液離子的傳輸通道，導致電子無法進入炭材料內(nèi)部，這也導致wt-0.5中實際發(fā)揮儲能特性的有效微孔數(shù)量大幅降低。不同于 wt-0.5 ,由于蟹殼模板對炭材料 介孔的調(diào)節(jié)作用，cswt-1-0.5形成了豐富的介孔通道，并在后續(xù)活化

25、中逐步形成介孔-微孔相互貫通的多孔結(jié)構(gòu)（如圖2-1e）,這既利于電解液離子的傳輸，也適合電子的存儲， 故而儲能特性顯著提升。wt-0.5 cswt-1-0.5 cswt-1-1 cswt-1-2 cswt-1-3Fo_z-0.00.51.01.52.02.53.03.54.0Z (ohm)EIS曲線(c)-1.0-0.8-0.6-0.4-0.20.00100200300400500600700Potential (V)Time (s)圖2-4木焦油基炭材料 CV曲線（a）, GCD曲線（b）,樣品在1A/g電流密度下的GCD曲線如圖2-4b所示，GCD曲線近似為等腰三角形，表明樣品主要以雙電層

26、電容為主，同時存在一定震電容，這與 CV曲線結(jié)果類似，根據(jù) 式1計算材料的比電容， 其中I表示電流（A）, ?t表示放電時間（s）, m表示活性物質(zhì)質(zhì)量（g）, ?V表示電壓窗 口 （V）.計算可知，wt-0.5比電容為175.4 F/g,明顯小于cswt-1-0.5（212.5 F/g）,主要是樣品 內(nèi)部分布更為合理的孔隙結(jié)構(gòu)導致。隨著KOH比例的增加，樣品比電容逐漸增加，在cswt-1-2樣品處達到最大 338.5 F/g,隨著KOH比例的進一步增加，cswt-1-3比電容有所 降低，其值為244.1 F/g。樣品的儲能性能與材料自身微孔變化趨勢類似，表明微孔可能 是提升材料儲能性能的關(guān)鍵

27、因素。樣品的交流阻抗曲線如圖2-4c所示，曲線主要包括三個部分，位于高壓區(qū)的半圓，代表了電荷轉(zhuǎn)移阻抗，位于中壓區(qū) （warburg阻抗區(qū)）近似45。的斜線，代表著離子擴散阻 抗，位于低壓區(qū)近似90的直線，代表著容抗14。由eis曲線可知，比電容值最高的cswt-1-2 具有較小的等效串聯(lián)電阻（0.44 半圓與橫坐標的交點），同時高壓區(qū)的半圓直徑較小（0.1 0,）低壓區(qū)近似為豎直直線，表明 cswt-1-2電荷傳輸電阻小，適宜于作為超級電容 器電極材料。對cswt-1-2的電化學性能進一步表征，結(jié)果如圖 2-5所示，在較高的掃描電壓和電 流密度下，曲線變形微弱，表明樣品結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定，不同電流密

28、度下材料的比電容值如 圖2-5c所示，在20 A/g的電流密度下，比電容達到了 258 F/g,電容保持率高達76.2 %,同時由圖2-5d可知，循環(huán)5000次后，材料比電容值為初次循環(huán)的95%以上，表明cswt-1-2具有較好的倍率特性和循環(huán)穩(wěn)定性。30o.2o0-00052 o/ 6oJVC eaxprov10Current Density (A/g)300200cnal-cagc CensPotential (V)20圖2-5三電極體系下cswt-1-2電化學測試結(jié)果：CV(a),GCD(b),倍率特性(c),循環(huán)特性(d)3結(jié)論本研究以木焦油為炭源，蟹殼為模板，采用 KOH活化的方式制

29、備得到了多孔炭材料，結(jié)果表明蟹殼模板能顯著調(diào)節(jié)炭材料形貌，促進介孔的形成，而適量KOH有利于促進微孔的大量形成，在兩者的共同作用下，形成了內(nèi)部連通的多孔材料。所得炭材料具有良好的電化學特性， 在1 A/g的電流密度下，比電容達到 338.5 F/g,在高電流密度下 (20 A/g),容量保持率高達 76.21 % ,循環(huán)5000次后容量可保持在初次循環(huán)的 95%以上。 通過本實驗的研究，提出了一條資源化利用木焦油和蟹殼這兩種廢棄物的新途徑。參考文獻Simon, P. and Y. Gogotsi, Materials for electrochemical capacitors. Nature

30、 Materials, 2008. 7(11): 845-854.Gogotsi, Y. and P. Simon, Materials science. True performance metrics in electrochemical energy storage. Science, 2011. 334(6058): 917-8.Ruiz-Rosas, R., et al., Electrochemical performance of hierarchical porous carbon materials obtained from the infiltration of lign

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