Pb和Ba对多孔碳材料的修饰研究

论文摘要

为了同时发挥铅酸电池和超级电容器的优势,提出了超级电池。但是碳负极在充电末期时析氢严重,与铅负极的工作区间不一致。为了解决这些问题,提出了以下解决方法。首先,采用机械混合法分别向活性碳电极中掺杂Pb粉、双掺Pb粉和BaSO4。循环伏安、计时电流和恒流充放电测试表明,向碳电极中掺杂Pb后,电极的析氢电势变负,析氢速率变小,工作区间负移,容量增加。随着Pb浓度的增加,这种效果更加明显。因此掺杂9%Pb为最佳浓度。向掺杂9%Pb的电极中掺杂BaSO4后,析氢电势几乎不变,析氢速率明显减小,而且有效地抑制了Pb的硫酸盐化。随着BaSO4浓度的增加,析氢电势几乎不变,析氢速率变小,因此掺杂9%Pb和9%BaSO4为最佳浓度。然后采用沉积法分别向活性碳电极中掺杂Pb粉、双掺Pb粉和BaSO4。结果表明,向碳电极中掺杂Pb后,电极的析氢电势变负,析氢速率变小,工作区间负移,容量增加。在沉积法中,配制的Pb(NO3)2溶液的浓度为0.4mol/L时所制备的电极性能最佳。向此电极中继续掺杂BaSO4后,析氢电势正移,析氢速率变小。随着BaSO4掺杂量的增加,析氢电势和析氢速率几乎不变。综合考虑,认为沉积法掺杂时,配制0.4mol/L Pb(NO3)2和0.036 mol/L Ba(CH3COO)2溶液所制备出的电极性能最佳。最后比较两种掺杂方法,认为采用沉积法时,可以有效地使电极的析氢电势发生负移。而在析氢速率方面,机械混合法和沉积法各有其优越性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 铅酸电池
• 1.2.1 铅酸电池的发展历史
• 1.2.2 铅酸电池的优缺点
• 1.2.3 铅酸电池中的反应
• 1.2.4 铅酸电池负极的研究进展
• 1.3 超级电容器
• 1.3.1 超级电容器的分类
• 1.3.2 碳基超级电容器的国内外研究现状
• 1.4 超级电池
• 1.4.1 超级电池的产生背景
• 1.4.2 超级电池的国内外研究现状
• 1.4.3 超级电池的应用
• 1.5 课题的意义及研究内容
• 第2章 实验材料与实验方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 实验仪器设备
• 2.3 活性炭材料的修饰改性
• 2.3.1 机械混合法
• 2.3.2 沉积法
• 2.4 材料的物理测试与表征
• 2.4.1 X 射线衍射分析
• 2.4.2 SEM 测试
• 2.4.3 TEM 测试
• 2.5 活性炭电极的制备与电化学性能测试
• 2.5.1 活性炭电极的制备
• 2.5.2 电化学性能测试
• 第3章 机械混合法对活性炭材料的掺杂改性研究
• 3.1 掺杂Pb 对活性炭材料的改性研究
• 3.1.1 Pb 掺杂量对碳材料析氢电势的影响
• 3.1.2 Pb 掺杂量对碳材料析氢速率的影响
• 3.1.3 Pb 掺杂量对碳材料工作区间的影响
• 3.2 同时掺杂Pb、Ba 对活性炭材料性能的影响
• 3.2.1 同时掺杂Pb 和Ba 对碳材料析氢电势的影响
• 3.2.2 同时掺杂Pb 和Ba 对碳材料析氢速率的影响
• 3.2.3 循环性能研究
• 3.2.4 电极的微观形貌观察
• 3.3 本章小结
• 第4章 沉积法对活性炭材料的掺杂改性研究
• 4.1 掺杂Pb 对活性炭材料性能的影响
• 4 的碳材料的物理性能表征'>4.1.1 对掺杂P6S0₄的碳材料的物理性能表征
• 4 掺杂量对碳材料析氢电势的影响'>4.1.2 不同P6S0₄掺杂量对碳材料析氢电势的影响
• 4 掺杂量对碳材料析氢速率的影响'>4.1.3 不同P6S0₄掺杂量对碳材料析氢速率的影响
• 4 掺杂量对碳材料工作区间的影响'>4.1.4 不同P6S0₄掺杂量对碳材料工作区间的影响
• 4 的比较'>4.1.5 机械混合法掺杂Pb 和沉积法掺杂P6S0₄的比较
• 4.2 同时掺杂Pb、Ba 对活性炭材料性能的影响
• 4.2.1 同时掺杂Pb、Ba 对碳材料析氢电势的影响
• 4.2.2 同时掺杂Pb、Ba 对碳材料析氢速率的影响
• 4.2.3 机械混合法双掺Pb、Ba 和沉积法双掺Pb、Ba 的比较
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢