樹脂基氮摻雜炭材料的制備及其電化學性能的研究.pdf

1、超級電容器是一種具有發(fā)展前景的綠色能量存儲器件。炭材料具有良好的導電性、穩(wěn)定的物理化學性質(zhì)和可設計的孔道及摻雜結構等優(yōu)點被廣泛用于超級電容器的電極材料。為了提高炭材料的電容性能，通常對其進行雜元素摻雜。其中，氮摻雜由于能夠有效改變炭材料表面電子密度和提高活性位點而被廣泛研究。
　　本工作以鄰氨基苯酚-甲醛樹脂為碳源和氮源，以F108為表面活性劑，采用熱解含氮前驅體法制備出了氮含量在1.67-4.79％之間的樹脂基氮摻雜炭材料，將其

2、用作超級電容器的電極材料并進行電化學性能的測試。通過改變催化劑NaOH用量、F108用量、溶劑揮發(fā)溫度和炭化速率，來探究不同實驗條件對材料結構及電容性能的影響規(guī)律，得出以下結論:
　　1.鄰氨基苯酚與甲醛在NaOH的催化作用下發(fā)生縮聚反應形成體型聚合物，同時在表面活性劑F108的分隔作用下最終形成了由在三維空間內(nèi)相互粘連延展的納米級顆粒所組成的樹脂基氮摻雜炭材料。這種炭材料的孔徑主要集中分布在中孔和大孔上，這為研究比表面積和摻雜元

3、素對電容性能的影響提供了一個很好的物理化學平臺。當作為電極材料時，表現(xiàn)出了較為理想的雙電層電容特性，雖然比表面積較小(90m2 g-1)，卻擁有較高的比容量(130F g-1)。
　　2.當NaOH用量從0g增加到0.1g時，所得炭材料的比表面積和氧元素含量不斷減小，氮元素含量先增加后減小，比容量呈先升高后降低的趨勢;當F108用量從0g增加到2.5 g時，所得炭材料的比表面積先增大后趨于穩(wěn)定，摻雜元素含量不發(fā)生變化，比容量呈先上

4、升后穩(wěn)定的趨勢;當揮發(fā)溫度從5℃升高到40℃時，所得炭材料的比表面積和氧含量不斷減小，氮含量不斷提高，比容量先升高后降低;當炭化速率從1℃/min升高到10℃/min時，所得炭材料的比表面積和氧含量不斷增加，氮含量不斷下降，比容量先降低后升高。由此，我們得到樹脂基氮摻雜炭材料的電化學性質(zhì)是受比表面積和摻雜元素含量共同影響的結論。
　　3.作為炭化前驅體的殘留物，通常會有大量的氧元素存在于炭表面上。所制備的樹脂基氮摻雜炭材料中含有較