開(kāi)題報(bào)告課件

開(kāi)題報(bào)告以生物質(zhì)為碳源合成高性能碳電極材料與其儲(chǔ)能特性應(yīng)用指導(dǎo)老師：xxx報(bào)告人：xxx目錄01

選題背景02依據(jù)、目的和意義03本課題的研究?jī)?nèi)容和方法04分析與討論05參考文獻(xiàn)PartOne選題背景1

化石能源短缺2環(huán)境惡化3全球氣候變暖4新能源研究PartTwo依據(jù)、目的和意義一、依據(jù)1生物質(zhì)能生物質(zhì)能源是利用自然界中的太陽(yáng)能，然后以化學(xué)能方式來(lái)將太陽(yáng)能貯藏在生物體中的能量，如植物的光合作用，所以說(shuō)，生物質(zhì)便是生物質(zhì)能的儲(chǔ)存場(chǎng)所。生物質(zhì)能儲(chǔ)存場(chǎng)所2生物質(zhì)炭（AC）生物質(zhì)碳，就是由植物、農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的各種糞便以及其他垃圾等生物質(zhì)制備而成的一類(lèi)多孔的碳材料。碳材料具有獨(dú)特的特性，如良好的耐熱性，較高導(dǎo)熱性，優(yōu)良的耐腐燭性，導(dǎo)電性強(qiáng)等長(zhǎng)處3超級(jí)電容器超級(jí)電容器從儲(chǔ)能機(jī)理上面分的話，超級(jí)電容器分為雙電層電容器和贗電容器。是一種新型儲(chǔ)能裝置。主要優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)充電時(shí)間短工作溫度范圍寬充放電循環(huán)壽命長(zhǎng)功率密度高二、目的及意義碳材料本身具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和導(dǎo)電性能良好等優(yōu)點(diǎn)，將其用作超級(jí)電容器電極材料，功率密度高且循環(huán)壽命長(zhǎng)。成為了科研機(jī)構(gòu)所和生產(chǎn)商研究的熱點(diǎn)。然而，我們知道以煤碳、木材和煤炭為前驅(qū)體的商用的AC并不是可再生資源，只會(huì)越來(lái)越少。所以綠色可再生新材料的開(kāi)發(fā)與利用成了這些年來(lái)研究的熱點(diǎn)。我們以?xún)r(jià)格低廉的生物質(zhì)火龍果皮（DF）,羅漢果皮

（MG），柚子皮（PP）以及梧桐絮（FC）作為前驅(qū)體制備AC，不僅能夠降低生產(chǎn)成本，還能提高農(nóng)業(yè)廢棄物的利用率。超級(jí)電容器的充放電時(shí)間短、功率密度高和循環(huán)壽命長(zhǎng)，引起了廣泛的關(guān)注。AC是理想的電極材料之一。包括各種糖類(lèi)、農(nóng)林副產(chǎn)物及食品廢棄物在內(nèi)的生物質(zhì)材料用作制備AC的前驅(qū)體，一方面使資源得到合理的應(yīng)用，另一方面解決了因傳統(tǒng)處理方式而導(dǎo)致的環(huán)境問(wèn)題。PartThree本課題的研究?jī)?nèi)容和方法一、研究?jī)?nèi)容本論文制備了4種生物質(zhì)AC，還制備了雙金屬氧化物與AC的復(fù)合物，氫氧化物與AC的復(fù)合物，并探討了它們的電容性能，下面是主要研究?jī)?nèi)容：（1）分別以DF、MG和FC為前驅(qū)體，先在Ar氣氛中進(jìn)行碳化，采用KOH活化后再在Ar氣氛中進(jìn)行高溫煅燒制備得到ACs。分析這些制備得到的ACs的電化學(xué)性能。（2）以柚子皮（PP）作為前驅(qū)體，先在Ar氣氛中進(jìn)行碳化，采用KOH活化后再在Ar氣氛中進(jìn)行高溫煅燒制備了PP-AC。探討了活化劑KOH不同摩爾濃度對(duì)所制備的生物質(zhì)碳材料的影響，研究作為超級(jí)電容器電極材料的復(fù)合材料的超電容性能。DFMGFCPP二、實(shí)驗(yàn)方法——化學(xué)活化法制備DF-AC、MG-AC、FC-AC、PP-AC流程收集DF、MG、FC和PP清洗干燥碳化反應(yīng)1h活化處理1h清洗干燥材料表征電極制備電化學(xué)性能表征結(jié)果與討論1、材料表征（1）掃描電子顯微鏡分析掃描電子顯微鏡（SEM）通過(guò)利用聚焦電子束，掃描樣品的表面，激發(fā)樣品表面的各種物理信號(hào)，調(diào)制成像。其成像原理與電視攝影顯像相似。（2）氮?dú)馕矫摳椒治龀合?，通過(guò)連續(xù)流動(dòng)的氮?dú)馕絹?lái)測(cè)試比表面積的方法稱(chēng)為氮?dú)馕矫摳綄?shí)驗(yàn)。（3）拉曼光譜分析拉曼光譜分析（Raman）通過(guò)分析與入射光頻率不同的散射光譜，得到分子轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)的信息，并將其應(yīng)用在分子結(jié)構(gòu)研究中的分析方法。它是一種散射光譜。拉曼光譜儀石墨烯拉曼光譜圖（4）傅立葉紅外光譜分析紅外光譜分析（FTIR）能夠通過(guò)紅外光譜分析物質(zhì)分子，確定物質(zhì)結(jié)構(gòu)后鑒別化合物。不同的物質(zhì)由不同的分子結(jié)構(gòu)組成，不同的分子又擁有不同的紅外吸收光譜。FTIR通過(guò)測(cè)定和分析紅外輻射的特征吸收來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)分子結(jié)構(gòu)的鑒定及分析。通過(guò)對(duì)分子的結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵進(jìn)行研究，F(xiàn)TIR可以應(yīng)用在表征和鑒別被檢測(cè)物質(zhì)的成分及種類(lèi)上。傅立葉紅外光譜儀石墨烯紅外光譜圖（5）X射線衍射分析X射線衍射分析（XRD）是一種分析結(jié)構(gòu)的方法。其原理是X射線接觸到被測(cè)物質(zhì)表面，被測(cè)物質(zhì)晶體內(nèi)部的離子或原子會(huì)令X射線發(fā)生散射。在某些方向上，發(fā)生散射的X射線會(huì)變得更強(qiáng)，與晶體結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的特征衍射就會(huì)顯示出來(lái)。工業(yè)級(jí)氧化石墨烯X射線衍射圖X射線衍射儀（6）X射線光電子能譜分析存在于元器件與顯微分析電子材料中的一種分析技術(shù)即為X射線光電子能譜技術(shù)(XPS。它既能夠?yàn)榛瘜W(xué)研究提供原子價(jià)態(tài)和分子結(jié)構(gòu)方面的信息，還能為電子材料的研究提供各種化合物的化學(xué)狀態(tài)、化學(xué)鍵、元素組成和分子結(jié)構(gòu)方面的信息。分析電子材料時(shí)，XPS提供的化學(xué)信息較為全面。X射線光電子能分析儀光電子能譜圖2、電極制備——電極的制備過(guò)程在一定程度上影響著材料的電化學(xué)性能。電聚合法和涂覆法是最常見(jiàn)的制備電極的方法。本研究采用的電極制備方法是涂覆法。電極制備工藝圖和漿活性物質(zhì)導(dǎo)電炭黑均勻超聲涂片PTFE壓片3、電化學(xué)性能測(cè)試本研究的電化學(xué)測(cè)試在三電極體系中進(jìn)行。制備得到的電極作工作電極、Pt電極作對(duì)電極、Hg/HgO作參比電極。電化學(xué)測(cè)試包括：循環(huán)伏安測(cè)試（CV）測(cè)試、恒電流充放電測(cè)試（GCD）測(cè)試。（1）

循環(huán)伏安測(cè)試（CV）測(cè)試一定掃速下，電極電位呈三角波形隨時(shí)間變化，記錄下一次或反復(fù)多次掃描后獲得的電流電位h曲線的方法叫做循環(huán)伏安法（CV）。（2）恒電流充放電測(cè)試（GCD）測(cè)試恒電流充放電法（GCD）是用于研究材料儲(chǔ)能的重要方法。將電流設(shè)置成恒定值，電壓范圍一定情況下對(duì)電極進(jìn)行充/放電測(cè)試。記錄下電極電位隨時(shí)間變化的曲線。理想電容器的GCD曲線呈現(xiàn)一條直線，在實(shí)際中，可能會(huì)因電阻形成壓降，或因氧化還原反應(yīng)出現(xiàn)充放電平臺(tái)等原因，曲線可能出現(xiàn)偏差。GCD計(jì)算比電容的公式：

式中，Cs為比電容；I為電流；Δt為時(shí)間；m為活性物質(zhì)質(zhì)量；ΔV為電位范圍。注意事項(xiàng)：1清水清洗，除去表面附著的雜質(zhì)和污物，而后鼓風(fēng)干燥箱中，60℃下干燥48h2管式氣氛爐中。以40cm3min-1的流速通入N2，在N2保護(hù)下升溫至500℃，進(jìn)行碳化反應(yīng)1h（三種碳化后的樣品標(biāo)記為X-C，X表示DF、MG、FC，PP）。23將X-C在3.0molL-1的KOH溶液中浸漬24h（按質(zhì)量比X-C：KOH溶液1：3的比例），并于以40cm3min-1的流速通入N2，在N2保護(hù)下升溫至800℃，進(jìn)行活化反應(yīng)1h。4冷卻到室溫后用1.0molL-1的HCl溶液清洗樣品至中性。再用去離子水過(guò)濾清洗樣品，最后將樣品放入干燥箱中，60℃下干燥10h，得到最后的AC產(chǎn)品（標(biāo)記為X-AC）。管式爐PartFour分析與討論P(yáng)artFive參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)[1]張瑞芽．生物質(zhì)衍生的燃料和化學(xué)物質(zhì)（BiomassDerivedFuelsandChemicals）[J].2004[2]吳創(chuàng)之，馬隆龍．生物質(zhì)能現(xiàn)代利用技術(shù)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.1-195[3]馬隆龍，吳創(chuàng)之．生物質(zhì)氣化技術(shù)及其應(yīng)用[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.140[4]LobatoB;VretenárV;KotruszP;HulmanM;CentenoTA.Reducedgraphiteoxideinsupercapacitorelectrodes[J].JournalofColloidandInterfaceScience,2015，446：203-207.[5]LamL.T.,NewhamR.H.,OzgunH.,etal.Advanceddesignofvalue-regulatedlead-acidbatteryforhybridelectricvehicles[J].J.PowerSources,2000,88(1):92-97[6]SehallerK.T.,Gruber．CFuelcelldriveandhighdynamicenergystoragesystems-Opportunitiesforthefuturecitybus[J].FuelBullelin,2000,3(27):9-13[7]JanetNagel.Biomassinenergy,especiallyinthestateofBrandenburg,Germany.EcologicalEngineering[J].16,2000:103～110.[8]PeterMckendry.Energyproductionfrombiomass(pN2tl)overviewofbiomass,Bioresourcetechnology[J].2002,83:37～46.[9]KyriakosManiatis,EnzoMillich.Energyfrombiomassandwaste:thecontributionofutilityscalebiomassgasificationplants.Biomassandbioenergy[J].1998,15(3)