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第1章 超级电容器及制备材料概述1

1.1 引言1

1.2 超级电容器概述2

1.2.1 双电层电容器3

1.2.2 氧化还原电容器4

1.3 活性炭电极材料的研究进展5

1.3.1 比表面积5

1.3.2 孔径分布6

1.3.3 表面性质7

1.3.4 活性炭电极材料的制备9

1.4 氧化石墨类电极材料的研究进展11

1.4.1 炭材料晶体结构11

1.4.2 氧化石墨类电极材料12

1.5 活性炭及氧化石墨类电极材料研发中存在的问题13

1.5.1 活性炭电极材料研发中存在的问题13

1.5.2 氧化石墨类电极材料研发中存在的问题13

1.6 研究意义与研究内容14

1.6.1 研究意义14

1.6.2 研究内容15

第2章 腐殖酸（钾）基炭材料的制备与性能测定17

2.1 实验原料与仪器设备17

2.1.1 实验原料与试剂17

2.1.2 腐殖酸及腐殖酸钾的制备与纯化19

2.1.3 腐殖酸（钾）主要质量指标测定19

2.1.4 主要仪器设备19

2.2 腐殖酸（钾）基炭材料的制备20

2.3 炭材料的表征22

2.3.1 孔结构22

2.3.2 炭材料表面性质分析22

2.3.3 炭材料的微晶结构及表面形貌分析22

2.3.4 收率23

2.3.5 腐殖酸钾的炭化过程分析24

2.4 模拟超级电容器的组装24

2.4.1 炭材料电极的制备24

2.4.2 模拟超级电容器的组装24

2.5 炭材料电极润湿性的测定25

2.6 超级电容器电化学性能测试25

2.6.1 恒电流充放电测试25

2.6.2 循环伏安测试26

2.6.3 交流阻抗测试26

2.6.4 自放电测试28

2.6.5 漏电流测试28

2.6.6 循环性能测试28

第3章 腐殖酸钾基炭材料的制备工艺研究29

3.1 引言29

3.2 腐殖酸钾基炭材料的制备工艺研究30

3.2.1 炭化温度对炭材料孔结构及收率的影响31

3.2.2 炭化时间和升温速率对炭材料孔结构及收率的影响34

3.3 纯化腐殖酸钾基炭材料的制备及其孔结构35

3.3.1 炭化温度对炭材料孔结构的影响36

3.3.2 腐殖酸钾原料种类对炭材料孔结构的影响38

第4章 低碱炭比条件下腐殖酸基炭材料的制备与微观结构表征41

4.1 引言41

4.2 低碱炭比条件下腐殖酸基炭材料的制备42

4.3 低碱炭比条件下腐殖酸基炭材料的孔结构42

4.3.1 腐殖酸基炭材料的孔结构42

4.3.2 纯化腐殖酸基炭材料的孔结构44

4.4 煤与生物质基炭材料的制备及其孔结构46

4.5 低碱炭比下腐殖酸基炭材料的微观结构48

4.5.1 炭材料的微晶结构48

4.5.2 炭材料的拉曼光谱分析50

4.5.3 炭材料的表面形貌51

4.6 低碱炭比下腐殖酸基炭材料的XPS分析52

第5章 腐殖酸（钾）基炭材料的结构及形成机理56

5.1 引言56

5.2 腐殖酸钾的炭化过程56

5.2.1 腐殖酸钾的热分析56

5.2.2 腐殖酸钾炭化析出气体的组分分析58

5.2.3 炭化中间体的性质分析60

5.2.4 腐殖酸钾的炭化过程分析62

5.3 腐殖酸钾炭化过程中的自催化活化机理63

5.4 腐殖酸钾基炭材料的结构及形成机理65

5.4.1 腐殖酸钾基炭材料的XRD分析65

5.4.2 腐殖酸钾基炭材料的拉曼光谱分析66

5.4.3 腐殖酸钾基炭材料的XPS分析67

5.4.4 腐殖酸钾基炭材料的微观形态70

5.4.5 腐殖酸钾基炭材料的宏观形貌72

5.5 腐殖酸（钾）基炭材料孔结构的发育机理73

5.5.1 炭材料狭缝状孔隙的发育机理74

5.5.2 炭材料层次孔径分布的形成机理74

第6章 腐殖酸（钾）基炭材料的电化学性能79

6.1 引言79

6.2 恒流充放电性能79

6.2.1 腐殖酸钾基炭材料的恒流充放电性能80

6.2.2 腐殖酸基炭材料的恒流充放电性能86

6.2.3 煤与生物质基炭材料的恒流充放电性能88

6.3 循环伏安特性88

6.3.1 腐殖酸钾基炭材料的循环伏安性能89

6.3.2 腐殖酸基炭材料的循环伏安性能92

6.4 交流阻抗特性94

6.5 漏电流特性97

6.6 自放电特性100

6.7 循环性能100

6.7.1 比电容的变化101

6.7.2 循环伏安性能的变化105

6.7.3 交流阻抗特性的变化106

第7章 腐殖酸（钾）基炭材料的储能机理109

7.1 引言109

7.2 腐殖酸（钾）基炭材料的储能机理110

7.2.1 腐殖酸钾基炭材料的组成与结构特征110

7.2.2 腐殖酸基炭材料的组成与结构特征111

7.2.3 腐殖酸钾基炭材料的储能机理111

7.2.4 腐殖酸基炭材料比电容的影响因素114

7.3 腐殖酸（钾）基炭材料循环伏安特性的机理探讨115

7.4 腐殖酸基炭材料循环性能的机理探讨116

7.4.1 比电容的变化机理116

7.4.2 循环伏安与交流阻抗特性的变化机理117

第8章 研究成果与展望119

8.1 主要研究成果119

8.2 展望121

参考文献122