甘脲基多孔炭的合成及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、超級(jí)電容器有高功率密度、循環(huán)壽命長(zhǎng)等特性，在能源、交通等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。電極材料是超級(jí)電容器最重要的組成部分之一，它對(duì)電容器的整體性能有決定性的影響。炭材料的來(lái)源廣泛，是目前使用最多的電極材料，然而用炭材料作電極材料的超級(jí)電容器比電容值較低，表現(xiàn)出較低的能量密度，因此如何改性炭材料成為研究熱點(diǎn)。為了提高電容器的電化學(xué)性能，要求炭材料有大的比表面積、合適的孔隙結(jié)構(gòu)和良好的導(dǎo)電性。此外，炭材料表面官能團(tuán)的存在也對(duì)超級(jí)電容器比電容有很大

2、影響，因此氮摻雜是目前常見(jiàn)的改性炭電極材料的手段之一。本文以氮原子含量較高的甘脲類材料作為炭前驅(qū)體，通過(guò)KOH活化制備氮摻雜多孔炭，并對(duì)其組成、結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能進(jìn)行研究。
　　以甘脲為炭前驅(qū)體制備超級(jí)電容器用多孔炭材料，考察了不同炭化溫度、活化溫度對(duì)多孔炭的組成、結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。研究表明，通過(guò)調(diào)節(jié)炭化溫度可以控制多孔炭材料的孔隙結(jié)構(gòu)，在炭化溫度為900℃，活化溫度為650℃的工藝條件下，制備出比表面積為1332.5m2/g

3、，總孔容為0.66cm3/g，其中微孔孔容為0.40cm3/g的多孔炭材料(G-900-650)，其氮含量為3.75 at％，氧含量為12.27 at％。該多孔炭在電解液為1M的H2SO4，電流密度為0.2A/g時(shí)，比電容達(dá)434F/g。電流密度增大到10A/g時(shí)，電容保持率達(dá)63.4％。
　　以四羥甲基甘脲為炭前驅(qū)體制備超級(jí)電容器用多孔炭材料，考察了不同炭化溫度、活化溫度對(duì)多孔炭的組成、結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。研究表明，炭材料的

4、孔隙結(jié)構(gòu)和組成與活化溫度有關(guān)。隨著活化溫度升高，炭材料的比表面積增大，微孔孔容減小，Nat％減少。在炭化溫度為850℃，活化溫度為650℃的工藝條件下，制備出比表面積為1113.4m2/g，總孔容為0.52cm3/g，其中微孔孔容為0.41 cm3/g的多孔炭材料(TA-850-650)，其氮含量為2.56 at％，氧含量為12.14at％。該多孔炭在電解液為1M的H2SO4，電流密度為0.2A/g時(shí)，比電容達(dá)527F/g。電流密度增大

5、到10A/g時(shí)，電容保持率達(dá)48.0％。
　　以四甲氧甲基甘脲為炭前驅(qū)體制備超級(jí)電容器用多孔炭材料，考察了不同堿炭比、炭化溫度和活化溫度對(duì)多孔炭的組成、結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。研究表明，在活化時(shí)通過(guò)改變堿炭比也能控制多孔炭材料的孔隙結(jié)構(gòu)。當(dāng)m(KOH)∶ m(C)=3，炭化溫度為850℃，活化溫度為700℃的工藝條件下，制備出比表面積為1789.2m2/g，總孔容為0.89cm3/g，其中微孔孔容為0.48cm3/g的多孔炭材料(