納米氧化鋅模板法制備超級(jí)電容器分級(jí)孔炭電極材料的研究.pdf

1、電極材料是超級(jí)電容器的核心。高比表面積分級(jí)孔結(jié)構(gòu)的炭材料可兼有高的比電容和良好的倍率性能，是超級(jí)電容器理想的電極材料。本文在以納米ZnO作硬模板制備介孔炭材料的研究中發(fā)現(xiàn)，高溫下納米ZnO對(duì)炭材料還具有較強(qiáng)的活化造孔作用，因此可得到高比表面分級(jí)孔結(jié)構(gòu)炭材料。本文以納米ZnO作硬模板和內(nèi)活化劑，制備了一系列性能優(yōu)異的高比表面分級(jí)孔炭電極材料。主要研究結(jié)果如下:
　　1、以明膠為碳源、納米ZnO為模板，將二者液相復(fù)合、高溫炭化、洗去模

2、板，簡(jiǎn)便地制備出具有高比表面積和分級(jí)孔結(jié)構(gòu)的氮摻雜炭電極材料。探究了炭化溫度(700-950℃)對(duì)納米ZnO模板內(nèi)活化效果的影響。隨著炭化溫度的升高，納米ZnO的活化效果增強(qiáng)，所制備炭材料的比表面積呈增大趨勢(shì)（最大比表面積和孔容分別為2464m2·g-1和3.436cm3·g-1），氮含量逐漸降低。在6mol·L-1KOH電解液中，750℃熱解制備的GZnC-750樣品在0.1A·g-1電流密度下恒流充放電測(cè)得的比電容達(dá)到258F·g-

3、1，電流密度增加500倍到50A·g-1時(shí)，比電容仍保持有195F·g-1，容量保持率75.6％。
　　2、以含氮有機(jī)鋅鹽乙二胺四乙酸二鈉鋅為碳源，將其在氮?dú)獗Ｗo(hù)下高溫(600-900℃)炭化，由于高溫?zé)峤馍傻募{米ZnO可以作為模板劑和活化劑，洗滌高溫?zé)峤猱a(chǎn)物后即可獲得高比表面積的氮摻雜分級(jí)孔炭材料。隨著熱解溫度升高，所得炭材料的比表面積逐漸增大。炭化溫度為650℃時(shí)得到的炭材料比表面積為1020m2·g-1，并且含氮量高達(dá)7.

4、46at％。由于兼有較高的比表面積和高的氮含量，其在6mol·L-1KOH和3mol·L-1H2SO4電解液中的比電容分別達(dá)到258F·g-1和388F·g-1，倍率性能良好。
　　3、以酚醛樹脂為碳源、乙二胺四乙酸二鈉鋅鹽為納米ZnO模板的前驅(qū)體，通過(guò)固相混合、炭化、洗去模板，制備出比表面積為2176m2·g-1，孔容為2.054cm3·g-1的分級(jí)孔炭，在無(wú)機(jī)體系和有機(jī)體系中都表現(xiàn)出優(yōu)異的倍率性能。在6mol·L-1KOH電解

5、液中0.1A·g-1電流密度下具有197F·g-1的比電容，電流密度提高到100A·g-1時(shí)，比容量仍能保持160F·g-1。在有機(jī)電解液1mol·L-1的Et4NBF4/AN中，0.1A·g-1電流密度下比電容有135F·g-1，電流密度增加到100A·g-1時(shí)，比容量還能保持97F·g-1。
　　4、以酚醛樹脂為碳源、檸檬酸鋅為納米ZnO模板的前驅(qū)體，通過(guò)固相混合、炭化、洗去模板，制備出比表面積1552m2·g-1、孔容1.3