N-P-Si共摻雜碳納米纖維超級電容器電極材料的研究.pdf

1、電極材料作為電容器發(fā)展的關(guān)鍵所在，其性能決定了整體器件的性能，目前商品化超級電容器主要集中在c/c電極的開發(fā)上，針對碳材料主要是表面靜電吸附儲能，它具有功率密度高，循環(huán)穩(wěn)定性好，可靠性高，倍率性能好。缺點能量密度比較低。導(dǎo)致其實際應(yīng)用受限。
　　工作是基于磷摻雜聚丙烯腈碳無孔碳納米纖維的基礎(chǔ)上，分別通過造孔提高材料的比表面積增加雙電層電容。以及通過硅摻雜提高材料表面的法拉第氧化還原反應(yīng)來提高材料的贗電容，從而提高材料的比容量。為了

2、避免造孔對于元素摻雜碳材料的影響，集中制備了無孔或者說孔含量低的碳納米纖維來研究每種元素摻雜對碳材料的電容特性影響機理，并且探究了硅磷兩種元素同時摻雜的協(xié)同效應(yīng)。
　　(1)采用靜電紡絲的方法制備了含有不同TEOS含量的聚丙烯腈納米纖維，碳化后制得N/P/Si共摻雜碳納米纖維。通過SEM，XPS液氮等溫吸附等表征方法。分析了N/P/Si共摻雜碳納米纖維的形貌、比表面積、元素分布以及元素價態(tài)并比較他們電化學(xué)性能，篩選出最佳性能的電極

3、材料。研究發(fā)現(xiàn)，TEOS摻雜量在5％一下，對N/P/Si共摻雜碳納米纖維的比表面積影響很小，屬于孔含量很低的無孔碳納米纖維。磷摻雜可以和硅摻雜可以協(xié)同提高聚丙烯腈碳納米纖維的電容特性。TEOS最佳含量為5％時，N/P/Si共摻雜碳納米纖維具有最佳的容量特性和倍率特性。
　　(2)采用原位模板法制備N/P共摻雜多孔碳納米纖維。將硅的前驅(qū)體TEOS加入到含有磷酸的PAN紡絲液中，通過碳化后氫氧化鈉刻蝕，得到N/P共摻雜多孔碳納米纖維。