植物基分级多孔炭的制备及其超级电容器性能研究的任务书.docx

植物基分级多孔炭的制备及其超级电容器性能研究的任务书
任务书
一、任务背景及研究意义
超级电容器作为一种新型能量储存设备，吸引了广泛关注。与传统电化学储能设备相比，超级电容器具有高功率密度、长循环寿命以及快速充放电等优点。因此，在汽车动力电池、智能手机和可穿戴设备等领域具有广阔的应用前景。
目前，超级电容器的电极材料主要分为活性炭、碳纳米管和金属氧化物等几类。其中，活性炭由于其较大的比表面积、优良的导电性和化学稳定性，被广泛应用于电化学储能领域。近年来，基于活性炭的新型电极材料——多孔炭得到了越来越多的关注。多孔炭在拥有活性炭优良性质的同时，还具有更高的孔容和孔径分布范围。因此，多孔炭作为电极材料能够提供更多的负极界面以及更多的表面催化活性位点，从而提高超级电容器的电容性能。
与此同时，多孔炭的制备技术也逐渐成熟，尤其是以植物为原料的多孔炭制备技术。植物作为一种天然的、可再生的资源，制备出的多孔炭具有具有较高的比表面积和优异的物化性能，并且制备工艺简单、成本低廉。因此，研究以植物为原料的多孔炭的制备方法和在超级电容器中的应用，具有重要的现实意义和科学价值。
二、研究内容及任务
1.多孔炭的制备方法研究
基于植物为原料的多孔炭的制备方法有很多种，如物理碳化法、热解法、化学气相沉积法和模板法等。本次研究将重点探究基于植物为原料的多孔炭的制备方法，寻找较为优化的制备工艺，制备出表面积大、孔容大、孔径分布范围宽的多孔炭。
2.多孔炭的物化性能测试
通过对多孔炭的比表面积、孔容、孔径分布范围等物理性质的测试，探究多孔炭的物化性质对超级电容器性能的影响规律。并利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜等实验手段，观察多孔炭的微观形态和结构特征。
3.多孔炭的超级电容器性能研究
利用制备出的多孔炭作为电极材料，组装超级电容器样品进行测试。通过实验测试不同电解质体系、不同电位范围条件下多孔炭的电容性能，探究多孔炭的电容性能与其物理性质之间的关系。并通过比较研究不同电极材料的电容特性、电化学稳定性等，研究多孔炭作为电极材料在超级电容器中的应用前景。
三、研究时间安排
本次研究周期为18个月，具体时间安排如下：
1.前期调研和文献阅读，2个月。
2.多孔炭制备方法研究，6个月。
3.多孔炭物化性能测试，3个月。
4.多孔炭超级电容器性能研究，6个月。
5.样品分析和报告撰写，1个月。
4.研究经费和实验设备
本次研究预计经费为30万元，其中包括实验用品购置费用、实验室管理费以及人员费用等。实验设备主要包括扫描电子显微镜、透射电子显微镜、比表面积测试仪、电容性能测试仪等。实验室必须有较高的安全防范措施，遵守实验室管理规定。
四、研究人员和分工
本项目研究人员应包括研究主持人、实验副主任、学术骨干和研究生。其中，研究生主要负责多孔炭的制备、测试和数据分析；学术骨干主要负责实验设计和承担学术指导工作；实验副主任主要负责实验进度安排、实验室安全管理等；研究主持人则主要负责项目的组织管理、结果分析、报告撰写等工作。
五、研究成果与论文发表
通过本次研究，推广以植物为原料的多孔炭的制备方法和超级电容器的应用前景，将具备一定的创新性和实用性，具有科研和经济价值。同时，研究成果将通过SCI论文或核心期刊发表，或在相关学术会议上进行宣传。