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新型納米銅碳復合材料是以纖維素為模版，銅離子作為金屬源通過高溫催化工藝所制備的復合材料，鑲嵌在碳黑基體中的納米顆粒具有銅-碳/核-殼的結(jié)構(gòu)。該材料不僅保持了納米材料的表面效應、界面效應、小尺寸效應等特點，同時也在很大程度上克服了納米材料易團聚、小尺寸可穿透細胞壁導致不可預料的后果等問題。碳材料優(yōu)異的機械性能、生物相容性、化學穩(wěn)定性、大的比表面、低成本等優(yōu)點使得新型納米銅碳復合材料在鋰離子電池、超級電容器、光催化等方面的應用也越來越廣泛。

目前新型納米銅碳復合材料已經(jīng)實現(xiàn)了大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)，但納米銅顆粒的生長影響因素還不甚明確，同時核殼結(jié)構(gòu)形成過程也不甚清楚。因此本文對制備過程中納米銅顆粒的生長影響因素和核殼結(jié)構(gòu)形成的原理進行了研究，這將為其進一步的應用打下理論基礎(chǔ)。本論文主要從制備過程中納米銅顆粒的生長影響因素、核殼結(jié)構(gòu)的形成原理及其在超級電容器電極材料應用方面進行了探究。

論文主要包括以下幾個方面：(1)考察了溫度、保溫時間對新型納米納米銅碳復合材料中納米銅顆粒生長過程的影響，并運用TEM、XRD等測試手段進行表征分析。(2)類比于銅基CVD制備石墨烯的方法，制備了碳包覆的商業(yè)納米銅、微米銅、銅板材，并運用TEM、XRD、Raman等測試手段探究了新型納米銅碳復合材料中核殼結(jié)構(gòu)形成原因。(3)　將新型納米銅碳復合材料進行了堿活化改性，并運用BET、XRD、循環(huán)伏安、恒流充放電、交流阻抗等測試手段對其結(jié)構(gòu)和電化學性能進行了探究。

實驗結(jié)果表明：(1)　納米銅顆粒的生長隨著溫度、保溫時間逐漸長大，中間經(jīng)歷了中空的狀態(tài)后，最終形成球狀納米顆粒。(2)　浸漬有硫酸銅溶液的脫脂棉在390　℃熱解產(chǎn)生的氣氛，對預處理納米銅、預處理微米銅具有還原作用，能夠?qū)⒀趸~還原為銅。(3)　在氫氧化鉀與新型納米銅碳復合材料質(zhì)量比為4：1的條件下，活化溫度800　℃對材料電化學性能的提升效果最優(yōu)，在0.1　A·g-1的電流密度下比容量可達225　F·g-1，同時在5　A·g-1的大電流密度下經(jīng)過10000次循環(huán)之后，庫倫效率維持在100%，比容量為180　F·g-1。