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| 內容簡介： |
本书以低阶煤为原料，采用KOH活化法制备超级电容器用活性炭，系统考察了碱炭比、活化温度、活化时间、升温速率等制备工艺条件、低阶煤种类及煤炭有机显微组分等对活性炭结构和性能的影响，研究了低阶煤活性炭微观结构及表面化学性质对其电极材料电化学性能的影响规律，并探索出微波活化法及中低温活化条件下制备超级电容器用活性炭的工艺及方法。全书内容丰富，图文并茂，深入浅出，为从事超级电容器用活性炭电极材料研究的科技工作者提供了很好的研究思路和技术方法。
本书可供从事活性炭电极材料研究、煤炭加工与利用的工程技术人员和科研人员阅读，也可供高等学校有关专业的师生查阅参考。
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| 目錄：
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第1章超级电容器基础1
1.1超级电容器的定义1
1.2超级电容器的分类及原理3
1.2.1超级电容器的分类3
1.2.2超级电容器的工作原理4
1.3超级电容器的基本结构6
1.3.1极化电极6
1.3.2集电极7
1.3.3电解液7
1.3.4隔膜8
1.4超级电容器的研究及应用现状9
1.5超级电容器电极材料的研究10
1.5.1多孔炭材料10
1.5.2金属氧化物电极材料15
1.5.3导电聚合物电极材料16
参考文献17
第2章活性炭的结构与性能26
2.1活性炭的定义及用途26
2.2活性炭的孔隙结构26
2.3活性炭的表面化学性质27
2.3.1活性炭的表面官能团27
2.3.2活性炭表面官能团的表征28
2.4活性炭的制备方法30
2.4.1物理活化法30
2.4.2化学活化法30
2.4.3物理-化学联合活化法34
2.5活性炭结构及性能的表征34
2.5.1收率的测定34
2.5.2吸附性能的测定34
2.5.3比表面积和孔结构的测定35
2.5.4活性炭的表面化学性质表征36
2.5.5活性炭微晶结构及表面形貌分析36
参考文献38
第3章活性炭电极材料的制备与电化学性能测试40
3.1主要原料及仪器设备40
3.1.1原料与试剂40
3.1.2煤炭显微组分分离41
3.1.3主要仪器设备43
3.1.4电炉法制备煤基活性炭44
3.1.5微波法制备煤基活性炭44
3.2活性炭电极制备及超级电容器组装45
3.2.1活性炭电极制备45
3.2.2超级电容器的组装46
3.3活性炭电极润湿性的测定46
3.4超级电容器电化学性能测试48
3.4.1恒电流充放电测试48
3.4.2循环伏安测试49
3.4.3交流阻抗测试50
3.4.4自放电测试51
3.4.5漏电流测试52
3.4.6循环性能测试52
3.5活性炭电极材料电化学性能的影响因素52
3.5.1比表面积52
3.5.2孔径分布53
3.5.3表面官能团54
3.5.4导电性55
3.5.5润湿性55
参考文献57
第4章超级电容器用低阶煤基活性炭的制备工艺及性能研究60
4.1引言60
4.2制备工艺对活性炭孔结构及收率的影响61
4.2.1碱炭比对活性炭孔结构及收率的影响63
4.2.2活化温度对活性炭孔结构及收率的影响66
4.2.3活化时间对活性炭孔结构及收率的影响68
4.2.4保护气流量对活性炭孔结构及收率的影响72
4.2.5升温速率对活性炭孔结构及收率的影响74
4.3低阶煤种类对活性炭孔结构及收率的影响77
4.4低阶煤基活性炭的微观结构与表面化学性质82
4.4.1低阶煤基活性炭的微晶结构82
4.4.2低阶煤基活性炭的表面形貌84
4.4.3低阶煤基活性炭的表面化学性质86
4.5低阶煤基活性炭的电化学性能91
4.5.1不同碱炭比下所制活性炭的电化学性能92
4.5.2不同活化温度下所制活性炭的电化学性能100
4.5.3不同活化时间下所制活性炭的电化学性能104
4.5.4不同低阶煤所制活性炭的电化学性能105
参考文献112
第5章煤炭显微组分制备超级电容器用活性炭的研究114
5.1引言114
5.2煤炭显微组分对活性炭孔结构及收率的影响115
5.3不同煤炭显微组分所制活性炭的电化学性能121
5.3.1恒流充放电性能121
5.3.2循环伏安特性124
5.3.3交流阻抗特性126
参考文献128
第6章微波法超级电容器用活性炭的制备与表征129
6.1引言129
6.2微波场中升温特点130
6.3微波法制备工艺条件对活性炭孔结构的影响131
6.3.1碱炭比对活性炭孔结构的影响131
6.3.2微波加热时间对活性炭孔结构的影响133
6.4微波法活性炭的微观结构135
6.4.1微波法活性炭的微晶结构135
6.4.2微波法活性炭的表面形貌136
6.5微波法活性炭的表面化学性质137
6.5.1傅里叶红外光谱FTIR分析137
6.5.2X射线光电子能谱XPS分析137
6.6微波法活性炭的电化学性能140
6.6.1恒流充放电性能140
6.6.2循环伏安特性142
6.7微波法与电炉法活性炭孔结构及电化学性能比较143
6.7.1孔结构比较144
6.7.2电化学性能比较145
参考文献155
第7章中低温活化条件下超级电容器用活性炭的制备及性能研究157
7.1引言157
7.2中低温活化法活性炭的制备158
7.3活性炭的微观结构和表面化学性质158
7.3.1活性炭的孔结构158
7.3.2活性炭的微晶结构160
7.3.3活性炭的表面化学性质161
7.4活性炭电极的电化学性能166
7.4.1KOH电解液体系166
7.4.2有机电解液体系171
7.5活性炭应用性能评价172
7.5.1孔结构及化学组成173
7.5.2恒流充放电性能173
7.5.3循环伏安特性175
7.5.4大电流充放电性能177
7.5.5交流阻抗特性178
7.5.6漏电流180
7.5.7循环性能181
7.5.8能量密度与功率密度182
7.6活性炭电化学性能优化183
7.6.1活性炭的孔结构及表面化学性质183
7.6.2电化学性能184
参考文献191
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| 內容試閱：
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随着化石能源的过度开发利用，不可再生资源和能源日益短缺，人类赖以生存的生态环境日渐恶化，能源危机与环境污染问题已成为人类共同关注且亟待解决的两大难题。面对这种情况，世界各国对新能源利用技术和高性能储能设备的开发提出了迫切要求。超级电容器又称电化学电容器，是一种介于传统电容器与电池之间的新型储能元件，因具有能量密度和功率密度高、循环使用寿命长、环境友好等优点而广泛应用于混合动力电动车、移动通信、信息技术、消费电子、航空航天及国防等领域，具有广阔的应用前景和巨大的经济价值。电极作为超级电容器的核心部件，控制着整个电化学过程，而电极材料是决定电容器性能优劣的关键因素。因此研发具有优异电化学性能的电极材料是超级电容器研究中最核心的课题。在众多的超级电容器用电极材料中，活性炭因具有比表面积大、物理化学性能稳定、导电性好以及价格低廉等优点，一直是制造超级电容器电极的首选材料。
借助煤炭资源丰富的优势，我国已成为当今世界上最大的活性炭生产国和出口国。但由于活性炭产品质量较差，比表面积低，吸附容量有限，且品种单一，致使国产煤基活性炭产品在国际市场上的竞争力较弱。与此同时，每年还需从国外高价进口高品质活性炭。因此，研发高品质煤基活性炭产品是解决我国活性炭行业现存问题的当务之急。低阶煤是指褐煤、长焰煤、不粘煤、弱粘煤及气煤等变质程度低、成煤较晚的年轻煤种。我国低阶煤资源丰富，其储量约5000多亿吨，占中国已探明煤炭储量的50%以上。由于低阶煤水分高、含碳量低、热值低、易风化自燃、难以洗选和储存、长距离输送经济性差，使得低阶煤的开发和利用受到很大限制，一般被作为一种低级燃料，在低阶煤产地附近将其燃烧发电。随着经济发展和能源需求增加，许多以褐煤、长焰煤为主的大型煤田得以开发，低阶煤的高效利用受到国际能源界的高度重视。与高变质程度的烟煤、无烟煤相比，低阶煤价格低廉，反应活性高，结构疏松，原生孔隙发达，在炭化条件下，其碳骨架结构易于朝着孔隙较多的无定形碳结构方向发展，使得低阶煤成为制备活性炭的优质原料。因此，以低阶煤为原料生产高品质活性炭，特别是超级电容器电极材料用活性炭不仅具有重大现实意义，而且可以带来巨大的经济效益。
本书以国内外多种低阶煤为原料，采用KOH活化法制备活性炭，并用作超级电容器电极材料，系统考察了KOH活化法制备超级电容器用低阶煤基活性炭的制备工艺、低阶煤种类及煤炭有机显微组分等对活性炭孔结构和性能的影响；深入研究了低阶煤基活性炭微观结构及表面化学性质对其电极材料电化学性能的影响规律，探索出微波活化法及中低温活化条件下制备超级电容器用活性炭的工艺及方法。研究成果为超级电容器用低阶煤基活性炭的研发及推广应用提供理论基础和实验依据。
本书编写过程中得到河南理工大学化学化工学院谌伦建教授和张传祥教授的指导和帮助，提出了许多宝贵意见，张传祥教授负责全书的审校。本书涉及的研究内容得到国家自然科学基金（U1361119，51404098）和河南省高校科技创新团队支持计划（16IRTSTHN005）的资助，出版得到煤炭安全生产河南省协同创新中心的资助，在此一并表示感谢！
由于作者水平有限，书中难免存在不足之处，恳请广大读者批评指正。
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