本書聚焦炭基材料在電化學(xué)儲能中的應(yīng)用，以農(nóng)林加工剩余物等生物質(zhì)材料為基材，充分利用其多層級孔隙結(jié)構(gòu)特征，通過人工耦合與調(diào)控制備固體塊狀炭材料作為電極基體材料。具體內(nèi)容包括：疊層結(jié)構(gòu)木材陶瓷自支撐電極的基本性能與結(jié)構(gòu)、多孔結(jié)構(gòu)木材陶瓷自支撐電極芯層材料三維網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建、實(shí)木遺態(tài)結(jié)構(gòu)木材自支撐電極芯層材料的結(jié)構(gòu)調(diào)控、金屬/非金屬復(fù)合摻雜對不同結(jié)構(gòu)基體材料電化學(xué)性能的改善、薄木/紙疊層結(jié)構(gòu)木材陶瓷Co、Mn摻雜自支撐電極與電化學(xué)性能、竹基疊層結(jié)構(gòu)木材陶瓷組裝CNT的結(jié)構(gòu)調(diào)控與電化學(xué)儲能、生物質(zhì)炭基自支撐電極的催化、活化與儲能機(jī)制探析。
第1章緒論001
1.1生物質(zhì)炭基材料與木材陶瓷002
1.1.1生物質(zhì)炭基材料002
1.1.2炭基木材陶瓷005
1.1.3木材陶瓷復(fù)合材料006
1.2三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)木材陶瓷009
1.2.1實(shí)木（竹）基材010
1.2.2木（竹）粉末基材011
1.2.3中密度纖維板基材011
1.2.4農(nóng)作物秸稈基材011
1.3疊層結(jié)構(gòu)木材陶瓷016
1.3.1層狀結(jié)構(gòu)016
1.3.2夾層結(jié)構(gòu)019
1.4炭基自支撐電極與木材陶瓷自支撐電極021
1.4.1生物質(zhì)炭基自支撐電極021
1.4.2不同結(jié)構(gòu)木材陶瓷自支撐電極024
參考文獻(xiàn)027
第2章疊層結(jié)構(gòu)木材陶瓷自支撐電極的基本性能與結(jié)構(gòu)030
2.1木材陶瓷電極的基本性能030
2.1.1物理性能030
2.1.2化學(xué)性能032
2.1.3電學(xué)性能034
2.2疊層結(jié)構(gòu)木材陶瓷結(jié)構(gòu)的影響因素036
2.2.1夾層結(jié)構(gòu)的芯層基體和層狀結(jié)構(gòu)基體036
2.2.2燒結(jié)工藝037
2.2.3摻雜與負(fù)載043
2.3基于材料的芯層基體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要素045
2.3.1生物質(zhì)粉末與纖維045
2.3.2木（竹）薄片材料047
2.3.3木（竹）塊狀材料047
2.3.4紙基材料048
2.4基于電化學(xué)性能的基體結(jié)構(gòu)調(diào)控048
2.4.1基材預(yù)處理049
2.4.2物理活化調(diào)控050
2.4.3堿液水熱活化調(diào)控050
2.4.4堿燒結(jié)活化調(diào)控050
2.4.5造孔劑燒結(jié)活化調(diào)控052
2.4.6磷酸活化調(diào)控053
2.4.7石墨化調(diào)控055
2.4.8電沉積負(fù)載調(diào)控056
2.5本章小結(jié)060
參考文獻(xiàn)060
第3章疊層結(jié)構(gòu)木材陶瓷自支撐電極的三維網(wǎng)絡(luò)芯層構(gòu)建062
3.1三維網(wǎng)絡(luò)芯層基體構(gòu)建062
3.1.1生物質(zhì)粉末自支撐基體062
3.1.2人工泡沫結(jié)構(gòu)自支撐基體063
3.2生物質(zhì)自支撐電極芯層基體的工藝過程064
3.2.1制備工藝流程064
3.2.2基本工藝因素064
3.3最佳工藝參數(shù)分析064
3.3.1物料比對電化學(xué)性能的影響065
3.3.2活化溫度對電化學(xué)性能的影響065
3.3.3活化時(shí)間對電化學(xué)性能的影響067
3.4基本性能表征069
3.4.1孔隙結(jié)構(gòu)069
3.4.2物相構(gòu)成070
3.4.3電化學(xué)性能070
3.5木質(zhì)素基碳納米片組裝木材陶瓷芯層材料073
3.5.1制備工藝與方法073
3.5.2序列組裝與調(diào)控073
3.5.3基本性能表征074
3.5.4電化學(xué)性能077
3.6泡沫狀木材陶瓷組裝碳納米管芯層材料080
3.6.1工藝過程080
3.6.2結(jié)構(gòu)與物相構(gòu)成表征081
3.6.3電化學(xué)性能084
3.7石墨烯孔洞化與Co(OH)2組裝調(diào)控087
3.7.1石墨烯孔洞化087
3.7.2組裝與調(diào)控087
3.7.3形貌與結(jié)構(gòu)表征088
3.8本章小結(jié)089
參考文獻(xiàn)090
第4章疊層結(jié)構(gòu)木材陶瓷自支撐電極的實(shí)木遺態(tài)芯層結(jié)構(gòu)調(diào)控092
4.1遺態(tài)結(jié)構(gòu)木材陶瓷芯層材料結(jié)構(gòu)構(gòu)建092
4.1.1實(shí)木基材預(yù)處理093
4.1.2三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成093
4.2石墨烯序列組裝與可控制備093
4.2.1層層自組裝094
4.2.2電化學(xué)沉積組裝094
4.2.3可控制備機(jī)制097
4.3石墨烯轉(zhuǎn)化、金屬離子摻雜與負(fù)載099
4.3.1催化石墨化與金屬離子摻雜100
4.3.2SEM觀測100
4.3.3XRD、RS與XPS分析101
4.3.4XRD、EDS、元素映射與TEM分析104
4.4電化學(xué)性能106
4.4.1H3PO4活化Ni2+摻雜松木遺態(tài)結(jié)構(gòu)芯層材料106
4.4.2Ni2+摻雜石墨烯組裝實(shí)木芯層材料108
4.5針狀MnO2組裝對電化學(xué)性能的提升111
4.5.1制備工藝過程111
4.5.2微觀形貌與結(jié)構(gòu)112
4.5.3電化學(xué)性能113
4.6本章小結(jié)117
參考文獻(xiàn)117
第5章金屬/非金屬元素復(fù)合摻雜對不同基體電化學(xué)性能的影響119
5.1Mn/MnOx負(fù)載對芯層基體電化學(xué)性能的改善119
5.1.1MnOx負(fù)載工藝過程120
5.1.2微觀形貌120
5.1.3孔結(jié)構(gòu)與比表面積122
5.1.4化學(xué)構(gòu)成123
5.1.5電化學(xué)性能125
5.2Co/CoO復(fù)合木基遺態(tài)結(jié)構(gòu)鋅空氣電池電極131
5.2.1Co、N共摻雜電極構(gòu)建131
5.2.2基本性能132
5.2.3電化學(xué)性能分析134
5.3Co(OH)2修飾木基遺態(tài)結(jié)構(gòu)超級電容器自支撐電極136
5.3.1負(fù)載Co(OH)2電極制備136
5.3.2性能與表征136
5.3.3電化學(xué)性能評價(jià)138
5.4N、P共摻雜Ni2+催化夾層結(jié)構(gòu)自支撐電極142
5.4.1水熱共摻雜實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與優(yōu)化143
5.4.2形貌與孔隙構(gòu)造特征144
5.4.3表面化學(xué)構(gòu)成146
5.4.4基本物相構(gòu)成148
5.4.5電化學(xué)性能綜合分析149
5.5本章小結(jié)151
參考文獻(xiàn)152
第6章Co、Mn摻雜薄木/紙基疊層結(jié)構(gòu)自支撐電極電化學(xué)性能156
6.1Co2+摻雜薄木/松針夾層結(jié)構(gòu)自支撐基體構(gòu)建與性能156
6.1.1基體材料構(gòu)建157
6.1.2形貌與孔隙結(jié)構(gòu)157
6.1.3物相構(gòu)成與元素分布160
6.1.4Co2+摻雜與夾層結(jié)構(gòu)對電化學(xué)性能的影響163
6.2MnO2負(fù)載對電化學(xué)性能的影響167
6.2.1循環(huán)伏安168
6.2.2恒電流充放電168
6.2.3交流阻抗169
6.2.4循環(huán)性能、能量與功率密度169
6.3Mn4+電沉積負(fù)載Co2+摻雜夾層結(jié)構(gòu)木材陶瓷171
6.3.1電沉積負(fù)載工藝171
6.3.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)與優(yōu)化172
6.3.3最佳工藝驗(yàn)證與電沉積機(jī)理175
6.3.4孔隙結(jié)構(gòu)與表面化學(xué)構(gòu)成175
6.4Mn4+燒結(jié)摻雜紙基層狀結(jié)構(gòu)木材陶瓷177
6.4.1基本工藝流程178
6.4.2顯微結(jié)構(gòu)178
6.4.3化學(xué)構(gòu)成179
6.4.4電化學(xué)性能181
6.5本章小結(jié)183
參考文獻(xiàn)183
第7章CNT組裝竹基疊層結(jié)構(gòu)自支撐電極的結(jié)構(gòu)優(yōu)化與電化學(xué)儲能186
7.1竹基炭與木材陶瓷187
7.1.1竹材及竹炭儲能電極材料187
7.1.2CNT與儲能187
7.1.3孔隙調(diào)控與低維材料組裝188
7.2夾層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)188
7.3Ni催化原位生長CNT/竹基夾層結(jié)構(gòu)木材陶瓷自支撐電極190
7.3.1夾層結(jié)構(gòu)基體構(gòu)建190
7.3.2CNT原位生長與影響因素190
7.3.3孔隙結(jié)構(gòu)193
7.3.4物相構(gòu)成194
7.3.5電化學(xué)儲能194
7.4Co2+催化氣相沉積CNT修飾夾層結(jié)構(gòu)自支撐木材陶瓷電極198
7.4.1工藝過程198
7.4.2實(shí)驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)與表征200
7.4.3比表面積與孔結(jié)構(gòu)200
7.4.4微觀形貌與物相構(gòu)成202
7.4.5電化學(xué)性能208
7.5本章小結(jié)212
參考文獻(xiàn)213
第8章生物質(zhì)炭基自支撐電極的催化、活化及儲能機(jī)制探析216
8.1過渡金屬元素催化216
8.1.1CNT催化生長機(jī)制217
8.1.2催化石墨化與結(jié)構(gòu)演變機(jī)制219
8.2木材陶瓷自支撐基體造孔與活化機(jī)制221
8.2.1酸堿預(yù)處理造孔與活化221
8.2.2堿燒結(jié)活化2248.2.3水熱活化225
8.3電化學(xué)儲能機(jī)制探析227
8.3.1基于實(shí)木遺態(tài)結(jié)構(gòu)的電化學(xué)儲能227
8.3.2基于夾層結(jié)構(gòu)的電化學(xué)儲能229
8.4本章小結(jié)232
參考文獻(xiàn)233
致謝235
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