含氮活性碳材料的制備及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、由于碳材料具有原料易得、成本低和獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì),其在催化化學(xué),污水處理和氣體儲(chǔ)藏等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,特別是在超級(jí)電容器和鋰離子電池負(fù)極材料方面有重要應(yīng)用,因此,碳材料成為科學(xué)家研究的熱點(diǎn)。本文以高分子聚合物——聚苯胺(PANI)為碳源,以磷酸(H3PO4)、氫氧化鉀(KOH)和氮氧混合氣體為活化劑,制備了含氮活性碳材料,并將其應(yīng)用在超級(jí)電容器和鋰離子電池上。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1.以PANI為碳源,H3PO4為活化劑,通

2、過正交實(shí)驗(yàn)法制備了不同條件下的含氮活性碳材料,將其應(yīng)用在超級(jí)電容器上。最佳工藝條件是:活化溫度為700℃,活化時(shí)間為2h,PANI與H3PO4的質(zhì)量比為2:1,升溫速率為7℃/min。H3PO4活化碳有非常好的循環(huán)性能,并且具有較好的電流倍率特性和循環(huán)壽命。其進(jìn)行10000次充放電后,比容量仍然保持有首次的99％,適合作為超級(jí)電容器電極材料。
　　2.以本征態(tài)聚苯胺為前軀體,KOH為活化劑,通過正交實(shí)驗(yàn)法制備了不同條件下的含氮活性

3、碳材料,將其應(yīng)用在超級(jí)電容器上。最佳工藝條件是:活化溫度為700℃,活化時(shí)間為2 h,聚苯胺與氫氧化鉀的質(zhì)量比為2:1,升溫速率為7℃/min。還將其與未活化碳和氮氧混合氣體活化的含氮活性碳進(jìn)行了比較,討論了氮官能團(tuán)對(duì)電化學(xué)性能的影響。樣品經(jīng)KOH活化后,比表面積有了顯著增加,高達(dá)2287m2/g,其比電容也有了很大的提高,達(dá)到220F/g。實(shí)驗(yàn)證明,制備的碳材料的電容存在兩種電容:雙電層電容和贗電容。
　　3.將制備的未活化碳、