Part Three
本课题的研究内容 和方法
一、研究
内容
本论文制备了4种生物质AC，还制备了双金属氧化物与AC的复合物， 氢氧化物与AC的复合物，并探讨了它们的电容性能，下面是主要研究 内容：
（1）分别以DF、MG和FC为前驱体，
先在Ar气氛中进行碳化，采用KOH活化
后再在Ar气氛中进行高温煅烧制备得到
通过对分子的结构和化学键进行研究，FTIR可以应用在表征和鉴别被检测 物质的成分及种类上。
傅立叶红外光谱仪
石墨烯红外光谱图
（5）X射线衍 射分析
X射线衍射分析（XRD） 是一种分析结构的方法。 其原理是X射线接触到被 测物质表面，被测物质 晶体内部的离子或原子 会令X射线发生散射。在 某些方向上，发生散射 的X射线会变得更强，与 晶体结构相对应的特征 衍射就会显示出来。
X射线光电子能分析仪
光电子能谱图
2、电极制 备
——电极的制备过程在一定程度上影响着材料的电化学性能。电聚 合法和涂覆法是最常见的制备电极的方法。本研究采用的电极制备方法 是涂覆法。
活性物 质
PTFE
压片
均匀
超声
和浆
涂片
导电炭 黑
电极制备工艺图
3、电化学性能 测试
本研究的电化学测试在三电极体系中进行。制备得到的电极作 工作电极、Pt电极作对电极、Hg/HgO作参比电极。
PP
的超电容性能。
二、实验方
法 ——化学活化法制备 DF-AC、MG-AC、FC-
AC、PP-AC流程
1、材料表征
（1）扫描电子显微镜分析
扫描电子显微镜（SEM）通过利 用聚焦电子束，扫描样品的表面， 激发样品表面的各种物理信号，调 制成像。其成像原理与电视摄影显 像相似。
（2）氮气吸附脱附分析
电化学测试包括：循环伏安测试（CV）测试、恒电流充放电测 试（GCD）测试。
（1） 循环伏安测试（CV）测试
一定扫速下，电极电位呈三角波形随时间变化，记录下一次或 反复多次扫描后获得的电流电位h曲线的方法叫做循环伏安法 （CV）。
（2）恒电流充放电测试（GCD）测试
恒电流充放电法（GCD）是用于研究材料储能的重要方法。将电 流设置成恒定值，电压范围一定情况下对电极进行充/放电测试。 记录下电极电位随时间变化的曲线。理想电容器的GCD曲线呈现一 条直线，在实际中，可能会因电阻形成压降，或因氧化还原反应出 现充放电平台等原因，曲线可能出现偏差。
ACs。分析这些制备得到的ACs的电化学
D
MG
性能（。2）以柚子皮（PP）作为前驱体，
F
先在Ar气氛中进行碳化，采用KOH活化
后 再 在 Ar 气 氛 中 进 行 高 温 煅 烧 制 备 了
PP-AC。探讨了活化剂KOH不同摩尔浓
度对所制备的生物质碳材料的影响，研
究作为超级电容器电极材料的复合材料
F
开题报告
以生物质为碳源合成高性能碳电极材料与 其储能特性应用
指导老师：xxx 报告人：xxx
目录
01 选题背景 02 依据、目的和意义 03 本课题的研究内容和方法 04 分析与讨论 05 参考文献
Part One 选题背景
1 化石能源 短缺
2
环 境 恶 化
3 全球气候变暖
4 新能源 研究
Part Two
依据、目的和 意义
一、依 据
1 生物质能
生物质能源是利用自然界 中的太阳能，然后以化学能方 式来将太阳能贮藏在生物体中 的能量，如植物的光合作用，
2 所生以物说质，炭生物质便是生物质能 （的A储C）存生场物所质。碳 ， 就 是 由 植 物 、
农业和畜牧业在生产过程中产 生的各种粪便以及其他垃圾等 生物质制备而成的一类多孔的 碳材料。碳材料具有独特的特 性，如良好的耐热性，较高导 热性，优良的耐腐烛性，导电
常压下，通过连续流动的氮气 吸附来测试比表面积的方法称为氮 气吸附脱附实验。
（3）拉曼光谱分析
拉曼光谱分析（Raman）通过分析与入射光频率不同的散射光谱， 得到分子转动和振动的信息，并将其应用在分子结构研究中的分析方 法。它是一种散射光谱。
拉曼光谱仪
石墨烯拉曼光谱图
（4）傅立叶红外光谱分析
红外光谱分析（FTIR）能够通过红外光谱分析物质分子，确定物质结构后 鉴别化合物。不同的物质由不同的分子结构组成，不同的分子又拥有不同的红 外吸收光谱。FTIR通过测定和分析红外辐射的特征吸收来实现对分子结构的鉴 定及分析。
生物质能储存场所
3 超级电容器
超级电容器从储能机理上面分的话，超级电
容器分为双电层电容器和赝电容器。是一种新型
储主能要装优置。
点
充电时间 工作温度
短Hale Waihona Puke 范围宽优点充放电循 功率密度
环寿命长
高
二、目的及 意义
超级电容器的充放电时间短、功率密度高和循环寿命长，引 起了广泛的关注。AC是理想的电极材料之一。包括各种糖类、 农林副产物及食品废弃物在内的生物质材料用作制备AC的前驱 体，一方面使资源得到合理的应用，另一方面解决了因传统处 理方碳式材而料导本致身的具环有境结问构题稳。定和导电性能良好等优点，将其用作 超级电容器电极材料，功率密度高且循环寿命长。成为了科研机 构所和生产商研究的热点。然而，我们知道以煤碳、木材和煤炭 为前驱体的商用的AC并不是可再生资源，只会越来越少。所以 绿色可再生新材料的开发与利用成了这些年来研究的热点。我们 以价格低廉的生物质火龙果皮（DF） ,罗汉果皮 （MG），柚子 皮（PP）以及梧桐絮（FC）作为前驱体制备AC，不仅能够降低
GCD计算比电容的公式：
式中，Cs为比电容；I为电流；Δt为时间；m 为活性物质质量；ΔV为电位范围。
注意事项：
1 清水清洗，除去表面附着的 杂质和污物，而后鼓风干燥箱中， 60℃2下干燥管48式h 气 氛 炉 中 。 以 40cm3min-1 的 流 速 通 入 N2 ， 在 N2 保护下升温至500℃，进行碳化反 应1h（三种碳化后的样品标记为XC，X3表将示XD-CF、在M3.G0m、oFlLC-1，的PKPO）H。溶 液 中 浸 渍 24h （ 按 质 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 保护4下冷升却温到至室80温0后℃用，1进.0行mo活lL化-1的反HCl溶液清洗 样应品1h至。中性。再用去离子水过滤清洗样品，最 后将样品放入干燥箱中，60℃下干燥10h，得
X射线衍射 仪
工业级氧化石墨烯X射线 衍射图
（6）X射线光电子能 谱分析
存在于元器件与显微分析电子材料中的一种分析技术即为X射线 光电子能谱技术(XPS。它既能够为化学研究提供原子价态和分子结构 方面的信息，还能为电子材料的研究提供各种化合物的化学状态、化 学键、元素组成和分子结构方面的信息。分析电子材料时，XPS提供 的化学信息较为全面。