摘要
随着科学技术的发展，便携电子设备的普及，对于储能设备的需求愈发高涨。寻找更大容量、更快充放电速度和更高能量密度的储能设备是电化学发展的重要方向。超级电容器因具有高功率密度、高充放电速率、超长循环寿命、工作温限宽和绿色安全等优点而被广泛关注。但超级电容器的应用受到了低能量密度的限制。目前商用超级电容器主要通过产生双电层来储存电能，因此要求电极材料应具备比表面积大、孔隙树状分布和优秀的电导率等特点。碳材料是目前商业应用最广泛的的电极材料。当前碳材料的制备主要是以煤炭和石油炼制过程产生的含碳产品和废料等不可再生能源为主。为了实现可持续发展的愿景，利用生物质为原料制备多孔碳是一种非常有潜力的途径。生物质是一种产量高、成本低、分布广泛且含碳量高的清洁能源，非常适合作为碳材料的制备原料。但对作为电极材料的碳材料而言，获得较大比表面积和合适的孔径分布是实际应用中的一个巨大挑战。因此探索简单高效的合成技术、提高碳材料比表面积和获得合适孔径分布的碳材料是碳电极材料发展的主要方向之一。 本文通过使用简单的化学活化法，经过研磨，高温煅烧，酸洗等步骤，成功合成了具有天然松花粉形貌、颗粒均一、孔径合理的松花粉衍生多孔碳。并通过使用SEM、XRD、XPS、Raman、BET和有机元素分析等方法对松花粉衍生多孔碳的形貌、物相、化学组成、孔隙结构等进行了一系列分析和表征;通过电化学测试（三电极）对松花粉衍生多孔碳的电化学性能进行分析研究;最后以松花粉衍生碳为正负电极，组装对称超级电容器，并对该电容器性能进行分析。具体工作内容如下: 1、通过以松花粉为前驱体和自杂原子掺杂剂(S、N)，二水合氯化铜为活化剂，调整活化剂比例、活化温度，成功合成了具有高比表面积（1645.88m2g-1）、合适孔径(～3.93nm)，极少量的硫掺杂(0.64wt％)和少量氮掺杂(1.63wt％)的多孔碳材料。 2、通过以松花粉衍生碳作为工作电极，汞/氧化汞电极作为参比电极、铂电极为对电极，对松花粉衍生多孔碳的电化学性能进行测试。当电流密度为1Ag-1时，该材料的比电容为334.86Fg-1，在电流密度被提高到10Ag-1的情况下，仍具有242.90Fg-1的比电容，可达到1Ag-1下的72.54％。 3、为了验证松花粉衍生碳的实际应用，组装了对称超级电容器，并对其电化学性能进行测试。在电流密度为1Ag-1时，可以达到40.61Fg-1的比电容，电流密度提高到10Ag-1时，仍具有35.30Fg-1的比电容，为1Ag-1下的86.92％。该超级电容器具备5.85Whkg-1的高能量密度和5.88kWkg-1的高功率密度。具有一定的应用前景。
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