富氮碳材料的制備及其在超級電容器應(yīng)用中的研究.pdf

1、超級電容器作為一種新型儲能裝置，它的特點有:短的充電時間、長的使用壽命、好的溫度特性、節(jié)約能源和綠色環(huán)保等。隨著超級電容器理論研究的不斷深入與應(yīng)用技術(shù)的飛速發(fā)展，需要越來越多新型的、具有良好性能的超級電容器電極材料來滿足不同的需求。目前碳材料超級電容器已研究得比較成熟，但是其比電容較低。為了獲得高比電容碳材料，我們進行了如下研究，主要內(nèi)容及結(jié)果概述如下:
　　研究了以N-羥乙基苯胺為單體，十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)為軟模板，

2、過硫酸銨為氧化劑，在酸性條件下制備聚-N-羥乙基苯胺（PNPEA）。以PNPEA為碳化前驅(qū)體，在石英管式爐中，N2保護下以不同的溫度進行碳化制備富氮碳材料(C-PNPEA-X，X=600℃、700℃、800℃、900℃)，通過SEM、XRD、TEM等測試手段分析碳化產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)。在6mol/LKOH溶液中測試富氮碳材料電極的恒電流充放電、循環(huán)伏安、交流阻抗，結(jié)果表明C-PNPEA-X的循環(huán)可逆性、內(nèi)阻、質(zhì)量比電容、穩(wěn)定性等性能都不理想，相

3、比較C-PNPEA-800℃的電化學性能是最好的，在0.1A/g電流密度下質(zhì)量比電容(Cs)高達220F/g，在5A/g電流密度下質(zhì)量比電容只有55F/g，在1A/g電流密度下經(jīng)過1000次循環(huán)充放電質(zhì)量比電容由90F/g衰減到50F/g，保持率為56％。
　　以C-PNPEA-800℃為前驅(qū)體，CO2為活化劑，制備活性炭(AC)，探究了活化時間、活化溫度對碳材料電化學性能的影響。通過各種測試手段（如SEM、XRD、TEM等）分析

4、AC的結(jié)構(gòu)。在1mol/LH2SO4溶液中測試AC電極的恒電流充放電、循環(huán)伏安、交流阻抗，結(jié)果表明最佳的活化條件是在900℃下CO2活化4h，其循環(huán)伏安曲線呈規(guī)則的矩形;溶液電阻是2.046Ω，電極材料的內(nèi)阻是0.806Ω;在0.1A/g和5A/g電流密度下Cs分別是220F/g和155F/g;在1A/g電流密度下經(jīng)過1000次循環(huán)充放電Cs幾乎沒有衰減，具有很好的循環(huán)穩(wěn)定性。
　　研究了以PNPEA為前驅(qū)體，采用KOH活化制備不

5、同溫度下的活性碳材料（PNPEA/KOH-X，X=500℃、600℃、700℃、800℃），通過SEM、XRD等測試手段分析PNPEA/KOH-X的結(jié)構(gòu)。在1mol/LH2SO4溶液中測試PNPEA/KOH-X的恒電流充放電、循環(huán)伏安、交流阻抗，結(jié)果表明PNPEA/KOH-700℃的電化學性能最好，其循環(huán)伏安曲線呈規(guī)則的矩形;溶液電阻是2.077Ω，內(nèi)阻是1.033Ω;在1A/g、3A/g、5A/g、10A/g、20A/g、30A/g電