球状石墨微纳米材料的制备与性能研究(2)

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第2章实验部分 12

2.1 实验试剂和仪器 12

2.1.1 实验试剂 12

2.1.2 实验仪器 12

2.2 表征方法 13

2.3 工作电极的制备 13

2.4电化学测试 13

2.4.1 电化学测试体系 14

2.4.2 电化学测试方法 14

2.5实验步骤 14

2.5.1改变表面活性剂用量制备氟/硼掺杂碳球 14

2.5.2改变氟硼酸铵用量制备氟/硼掺杂碳球 15

2.5.3改氯化钾用量制备氟/硼掺杂碳球 15

第三章结果与分析 17

3.1 扫描电镜分析部分 17

3.1.1.样品A的扫描电镜分析 17

3.1.2样品B的扫描电镜分析 18

3.1.3样品C的扫描电镜分析 20

3.2 电化学性能测试部分 21

3.2.1样品A的电化学性能测试 21

3.2.2样品B的电化学性能测试 23

3.2.3样品C的电化学性能测试 29

第四章总结 33

致谢 34

主要参考文献 35

第一章绪论

碳元素广泛存在于我们的生活之中，碳元素构成的无机化合物在生活中数不胜数，随着科技的发展，更多各种各样的碳元素的材料被发现，例如石墨烯，富勒烯，碳纳米管等等。由于他们有着不一样的结构特点，在各种领域中被人们应用，比如力学，光学，电磁学等等。近年来随着纳米技术的突飞猛进，越来越多的人将视线关注到了纳米材料，尤其是碳纳米材料上。碳纳米材料因为其种类多，易制取，且分子相对质量较低等特点成为了科研人员的重点关注对象。

富勒烯，石墨烯，碳纳米管等碳材料[1-5]的发现，引起了全世界研究人员的关注[6]。同时，葡萄糖有由于其廉价，易获得的特点，经常被用来作碳源。葡萄糖分子中含有羟基和醛基结构，有还原性，可以发生还原反应，是一种还原性糖，在保持微酸性的环境下进行水热反应。葡萄糖会发生分子间脱水反应聚合在一起，形成一种含氧量高的碳材料。田建华等人在制备磷酸铁锂/碳复合材料时，发现使用葡萄糖作为碳源所制成的样品具有良好的电化学性能。球状石墨微纳米材料在电化学超级电容器材料中具有十分重要的应用。

本实验以葡萄糖作为碳源，加入NH4BF4，以三价铁作为催化剂，合成出N-F共掺杂的石墨球，通过扫描电镜分析和电化学性能测试调整配方，以得到高性能的超级电容器电极材料。

1.1课题背景

活性碳是一种十分优秀的吸附材料，按照形状的区别，可以把活性碳分为四种：粉末状活性碳，球状活性碳，纤维型活性碳和颗粒状活性碳等。因为形状的不同，活性碳有着不同的功能和用途。活性炭纤维表面附着微孔，所以比表面积大，吸附能力强，吸附容量大。活性碳纤维常用来吸附小颗粒的气相分子。而颗粒状活性碳，粉末状活性碳的微孔结构相对分散，和活性碳纤维比起来，吸附性能没有活性碳纤维强。但是由于其成本较低，常用于污水处理和其他液相的吸附上。关于球形活性炭的研究相对来说较少，但是由于其球形构状使其具有良好的滚动性，这是其他形状的活性炭不具备的，同时球形活性炭还拥有很好的比表面积，良好的电性能等特点，在电极材料，催化剂材料，模板剂等领域具有良好的应用前景。