马铃薯淀粉基微孔炭微球的制备及其电化学性能

付晓亭 贾凡 李文斌 陈明鸣 王成扬

引用本文: 付晓亭, 贾凡, 李文斌, 陈明鸣, 王成扬. 马铃薯淀粉基微孔炭微球的制备及其电化学性能[J]. 物理化学学报, 2012, 28(08): 1906-1912. doi: 10.3866/PKU.WHXB201205221 shu
Citation:  FU Xiao-Ting, JIA Fan, LI Wen-Bin, CHEN Ming-Ming, WANG Cheng-Yang. Preparation and Electrochemical Performance of Microporous Carbon Microspheres Obtained from Potato Starch[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2012, 28(08): 1906-1912. doi: 10.3866/PKU.WHXB201205221 shu

马铃薯淀粉基微孔炭微球的制备及其电化学性能

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(51172160, 50902102) (51172160, 50902102)

    国家高技术研究发展计划(863)(2011AA11A232)资助项目 (863)(2011AA11A232)

摘要:

以存在广泛的生物质原料马铃薯淀粉为前驱体, 通过磷酸对淀粉分解的促进作用和KOH活化法制备微孔炭微球材料. 采用77 K条件下的N2吸附、扫描电子显微镜(SEM)分别对所得样品的孔隙结构、形貌特征进行表征. 采用傅里叶变换红外(FT-IR)光谱对磷酸促进淀粉分解的机理进行研究. 在6 mol·L-1 KOH 电解质溶液中的电化学测试表明了所得微孔炭微球材料的优异电容特性. 在50 mA·g-1的电流密度下, 电容量为363.6 F·g-1. 此外, 该材料表现出了优异的倍率性能, 在扫描速率为300 mV·s-1的条件下, 所得循环伏安(CV)曲线仍能保持良好的矩形形状. 电化学测试结果表明, 马铃薯淀粉基微孔炭微球材料在高性能电化学电容器的电极材料领域具有广阔的应用前景.

English

    1. [1]

      (1) Che, G. L.; Lakshmi, B. B.; Fisher, E. R.; Martin, C. R. Nature1998, 393, 346. doi: 10.1038/30694

      (1) Che, G. L.; Lakshmi, B. B.; Fisher, E. R.; Martin, C. R. Nature1998, 393, 346. doi: 10.1038/30694

    2. [2]

      (2) Pol, V. G.; Pol, S. V.; Calderon-Moreno, J. M.; Gedanken, A.Carbon 2006, 44, 3285. doi: 10.1016/j.carbon.2006.06.023(2) Pol, V. G.; Pol, S. V.; Calderon-Moreno, J. M.; Gedanken, A.Carbon 2006, 44, 3285. doi: 10.1016/j.carbon.2006.06.023

    3. [3]

      (3) Liu, Y. C.; Qiu, X. P.; Huang, Y. Q.; Zhu,W. T. Carbon 2002,40, 2375. doi: 10.1016/S0008-6223(02)00115-X(3) Liu, Y. C.; Qiu, X. P.; Huang, Y. Q.; Zhu,W. T. Carbon 2002,40, 2375. doi: 10.1016/S0008-6223(02)00115-X

    4. [4]

      (4) Miao, J.Y.; Hwang, D.W.; Chang, C. C.; Lin, S. H.; Narasimhua,K. V.; Hwang, L. P. Diamond Relat. Mater. 2003, 12, 1368. doi: 10.1016/S0925-9635(03)00109-2(4) Miao, J.Y.; Hwang, D.W.; Chang, C. C.; Lin, S. H.; Narasimhua,K. V.; Hwang, L. P. Diamond Relat. Mater. 2003, 12, 1368. doi: 10.1016/S0925-9635(03)00109-2

    5. [5]

      (5) Ni, Y. B.; Shao, M.W.; Tong, Y. H.; Qian, G. X.;Wei, X.W.J. Solid State Chem. 2005, 178, 908. doi: 10.1016/j.jssc.2004.12.008(5) Ni, Y. B.; Shao, M.W.; Tong, Y. H.; Qian, G. X.;Wei, X.W.J. Solid State Chem. 2005, 178, 908. doi: 10.1016/j.jssc.2004.12.008

    6. [6]

      (6) Jang, J.; Lim, B. Adv. Mater. 2002, 19, 1390.(6) Jang, J.; Lim, B. Adv. Mater. 2002, 19, 1390.

    7. [7]

      (7) Yang, J.; Liu, Y. F.; Chen, X. M.; Hu, Z. H.; Zhao, G. H. Acta Phys. -Chim. Sin. 2008, 24, 13. [杨静, 刘亚菲, 陈晓妹,胡中华, 赵国华. 物理化学学报, 2008, 24, 13.] doi: 10.1016/S1872-1508(08)60002-9(7) Yang, J.; Liu, Y. F.; Chen, X. M.; Hu, Z. H.; Zhao, G. H. Acta Phys. -Chim. Sin. 2008, 24, 13. [杨静, 刘亚菲, 陈晓妹,胡中华, 赵国华. 物理化学学报, 2008, 24, 13.] doi: 10.1016/S1872-1508(08)60002-9

    8. [8]

      (8) Jiang, Q.; Zhao, X. F.; Huang, B.; Du, B.; Zhao, Y. Acta Phys. - Phys. -Chim. Sin. 2009, 25, 757. [江奇, 赵晓峰, 黄彬,杜冰, 赵勇. 物理化学学报, 2009, 25, 757.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20090432(8) Jiang, Q.; Zhao, X. F.; Huang, B.; Du, B.; Zhao, Y. Acta Phys. - Phys. -Chim. Sin. 2009, 25, 757. [江奇, 赵晓峰, 黄彬,杜冰, 赵勇. 物理化学学报, 2009, 25, 757.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20090432

    9. [9]

      (9) Nishihara, H.; Itoi, H.; Kogure, T.; Hou, P.; Touhara, H.; Okino,F.; Kyotani, T. Chem. Eur. J. 2009, 15, 5355. doi: 10.1002/chem.200802406(9) Nishihara, H.; Itoi, H.; Kogure, T.; Hou, P.; Touhara, H.; Okino,F.; Kyotani, T. Chem. Eur. J. 2009, 15, 5355. doi: 10.1002/chem.200802406

    10. [10]

      (10) Li,W.; Zhou, J.; Xing,W.; Zhuo, S. P.; Lü, Y. M. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27, 620. [李文, 周晋, 邢伟,禚淑萍, 吕忆民. 物理化学学报, 2011, 27, 620.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20110331(10) Li,W.; Zhou, J.; Xing,W.; Zhuo, S. P.; Lü, Y. M. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27, 620. [李文, 周晋, 邢伟,禚淑萍, 吕忆民. 物理化学学报, 2011, 27, 620.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20110331

    11. [11]

      (11) Li,W. B.; Chen, M. M.;Wang, C. Y. Mater. Lett. 2011, 65, 3368.doi: 10.1016/j.matlet.2011.07.072(11) Li,W. B.; Chen, M. M.;Wang, C. Y. Mater. Lett. 2011, 65, 3368.doi: 10.1016/j.matlet.2011.07.072

    12. [12]

      (12) Zhao, S.;Wang, C. Y.; Chen, M. M.; Sun, J. H. Carbon 2008,47, 331.(12) Zhao, S.;Wang, C. Y.; Chen, M. M.; Sun, J. H. Carbon 2008,47, 331.

    13. [13]

      (13) Gaan, S.; Sun, G. J. Anal. Appl. Pyrolysis 2007, 78, 371. doi: 10.1016/j.jaap.2006.09.010(13) Gaan, S.; Sun, G. J. Anal. Appl. Pyrolysis 2007, 78, 371. doi: 10.1016/j.jaap.2006.09.010

    14. [14]

      (14) Yue, Z. R.; Economy, J.; Mangun, C. L. Carbon 2003, 41, 1809.doi: 10.1016/S0008-6223(03)00151-9(14) Yue, Z. R.; Economy, J.; Mangun, C. L. Carbon 2003, 41, 1809.doi: 10.1016/S0008-6223(03)00151-9

    15. [15]

      (15) Ute, H.; Dieter, K.; Ekkehard, U. Starch/Starke2003, 55, 55.doi: Starch/St(15) Ute, H.; Dieter, K.; Ekkehard, U. Starch/Starke2003, 55, 55.doi: Starch/St

    16. [16]

      (16) Ferrari, A. C.; Robertson, J. Phys. Rev. B 2000, 61, 14095. doi: 10.1103/PhysRevB.61.14095(16) Ferrari, A. C.; Robertson, J. Phys. Rev. B 2000, 61, 14095. doi: 10.1103/PhysRevB.61.14095

    17. [17]

      (17) Sawant, S. Y.; Somani, R. S.; Newalkar, B. L.; Choudary, N. V.;Bajaj, H. C. Mater. Lett. 2009, 63, 2339. doi: 10.1016/j.matlet.2009.07.066(17) Sawant, S. Y.; Somani, R. S.; Newalkar, B. L.; Choudary, N. V.;Bajaj, H. C. Mater. Lett. 2009, 63, 2339. doi: 10.1016/j.matlet.2009.07.066

    18. [18]

      (18) Xing,W.; Huang, C. C.; Zhuo, S. P.; Yuan, X.;Wang, G. Q.;Hulicova-Jurcakovac, D.; Yan, Z. F.; Lu, G. Q. Carbon 2009,47, 1715. doi: 10.1016/j.carbon.2009.02.024(18) Xing,W.; Huang, C. C.; Zhuo, S. P.; Yuan, X.;Wang, G. Q.;Hulicova-Jurcakovac, D.; Yan, Z. F.; Lu, G. Q. Carbon 2009,47, 1715. doi: 10.1016/j.carbon.2009.02.024

    19. [19]

      (19) Wang, D.W.; Li, F.; Liu, M.; Lu, G. Q.; Cheng, H. M. Angew. Chem. Int. Edit. 2008, 47, 373. doi: 10.1002/anie.200702721(19) Wang, D.W.; Li, F.; Liu, M.; Lu, G. Q.; Cheng, H. M. Angew. Chem. Int. Edit. 2008, 47, 373. doi: 10.1002/anie.200702721

    20. [20]

      (20) Huang, J. S.; Sumpter, B. G.; Meunier, V. Chem. Eur. J. 2008,14, 6614. doi: 10.1002/chem.200800639(20) Huang, J. S.; Sumpter, B. G.; Meunier, V. Chem. Eur. J. 2008,14, 6614. doi: 10.1002/chem.200800639

    21. [21]

      (21) Inagaki, M.; Konno, H.; Tanaike, O. J. Power Sources 2010,195, 7880. doi: 10.1016/j.jpowsour.2010.06.036(21) Inagaki, M.; Konno, H.; Tanaike, O. J. Power Sources 2010,195, 7880. doi: 10.1016/j.jpowsour.2010.06.036

    22. [22]

      (22) Celine, L.; Portet, C.; Chmiola, J.; Taberna, P. L.; tsi, Y.;Simon, P. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 2730. doi: 10.1021/ja7106178(22) Celine, L.; Portet, C.; Chmiola, J.; Taberna, P. L.; tsi, Y.;Simon, P. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 2730. doi: 10.1021/ja7106178

    23. [23]

      (23) Zhao, S.;Wang, C. Y.; Chen, M. M.;Wang, J.; Shi, Z. Q.J. Phys. Chem. Solids 2009, 70, 1256. doi: 10.1016/j.jpcs.2009.07.004(23) Zhao, S.;Wang, C. Y.; Chen, M. M.;Wang, J.; Shi, Z. Q.J. Phys. Chem. Solids 2009, 70, 1256. doi: 10.1016/j.jpcs.2009.07.004

    24. [24]

      (24) Huang, C.W.; Hsu, C. H.; Kuo, P. L.; Hsieh, C. T.; Teng, H.Carbon 2010, 49, 895.(24) Huang, C.W.; Hsu, C. H.; Kuo, P. L.; Hsieh, C. T.; Teng, H.Carbon 2010, 49, 895.

    25. [25]

      (25) Taberna, P. L.; Simon, P.; Fauvarque, J. F. J. Electrochem. Soc.2003, 150, A292.(25) Taberna, P. L.; Simon, P.; Fauvarque, J. F. J. Electrochem. Soc.2003, 150, A292.

    26. [26]

      (26) Portet, C.; Taberna, P. L.; Simon, P.; Laberty-Robert, C.Electrochim. Acta 2004, 49, 905. doi: 10.1016/j.electacta.2003.09.043(26) Portet, C.; Taberna, P. L.; Simon, P.; Laberty-Robert, C.Electrochim. Acta 2004, 49, 905. doi: 10.1016/j.electacta.2003.09.043

    27. [27]

      (27) Xu, F.; Cai, R. J.; Zeng, Q. C.; Zou, C.;Wu, D. C.; Li, F.; Lu, X.E.; Liang, Y. R.; Fu, R.W. J. Mater. Chem. 2011, 21, 1970. doi: 10.1039/c0jm02044c(27) Xu, F.; Cai, R. J.; Zeng, Q. C.; Zou, C.;Wu, D. C.; Li, F.; Lu, X.E.; Liang, Y. R.; Fu, R.W. J. Mater. Chem. 2011, 21, 1970. doi: 10.1039/c0jm02044c

    28. [28]

      (28) Liu, C. L.; Dong,W. S.; Cao, G. P.; Song, J. R.; Liu, L.; Yang, Y.S. J. Electrochem. Soc. 2008, 155, F1.(28) Liu, C. L.; Dong,W. S.; Cao, G. P.; Song, J. R.; Liu, L.; Yang, Y.S. J. Electrochem. Soc. 2008, 155, F1.

    29. [29]

      (29) Toupin, M.; Belanger, D.; Hill, I. R.; Quinn, D. J. Power Sources2005, 140, 203. doi: 10.1016/j.jpowsour.2004.08.014

      (29) Toupin, M.; Belanger, D.; Hill, I. R.; Quinn, D. J. Power Sources2005, 140, 203. doi: 10.1016/j.jpowsour.2004.08.014

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  956
  • 文章访问数:  2368
  • HTML全文浏览量:  27
文章相关
  • 发布日期:  2012-07-10
  • 收稿日期:  2012-04-19
  • 网络出版日期:  2012-05-22
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章