磷摻雜脲醛樹脂基碳材料的制備及其在超級(jí)電容器中的應(yīng)用.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，人們對(duì)能源的需求與日俱增，而石油能源短缺及其帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題嚴(yán)重影響著人類的生存發(fā)展，因此環(huán)境友好可再生能源的開發(fā)利用十分緊迫。超級(jí)電容器作為一種儲(chǔ)能設(shè)備，與其他設(shè)備相比，具有功率密度大、能量密度高、使用壽命長(zhǎng)和環(huán)境友好的優(yōu)勢(shì)，具有非常大的市場(chǎng)潛力和研究意義。電極材料的各項(xiàng)性能是決定超級(jí)電容器性能的關(guān)鍵，碳材料作為超級(jí)電容器最常用的電極材料，具有穩(wěn)定性好、導(dǎo)電性高等優(yōu)點(diǎn)。
　　本文采用甲醛和尿素合成脲醛樹

2、脂微球(UFMs)，并通過(guò)調(diào)整體系pH值、加入無(wú)機(jī)鹽的方法，改變脲醛樹脂微球的微觀形貌，為后面制備氮/磷共摻雜碳材料(NPCs)提供了三種不同形貌的脲醛樹脂微球碳前軀體。
　　其次，采用熱失重分析方法研究了脲醛樹脂微球的熱分解行為。發(fā)現(xiàn)脲醛樹脂微球的熱失重基本可以分為三個(gè)階段:第一階段在50-150℃，是水分子和殘余單體小分子的脫除過(guò)程;第二階段在150-400℃，為快速熱失重階段;第三階段在400-800℃，為慢速熱失重階段。并

3、且選擇磷摻雜微米級(jí)脲醛樹脂微球?yàn)榇?，采用FTIR光譜研究在快速熱失重階段其化學(xué)結(jié)構(gòu)的變化，并采用兩種無(wú)模型等轉(zhuǎn)化率法研究其熱分解動(dòng)力學(xué)。結(jié)合FTIR光譜和熱分解動(dòng)力學(xué)對(duì)磷摻雜微米級(jí)脲醛樹脂微球進(jìn)行研究，表明磷酸會(huì)促使醚鍵水解，降低交聯(lián)密度，因而α＜0.3時(shí)，摻磷體系分解活化能降低，另外，磷酸在270℃附近時(shí)，有助于-NH-CH2-NH-的生成，其熱穩(wěn)定好，因此在α＞0.6時(shí)，摻磷體系分解活化能迅速增加。
　　最后，采用SEM、X

4、RD、XPS、液氮等溫吸脫附、CV測(cè)試、恒流充放電測(cè)試以及EIS測(cè)試等方法，研究了不同磷酸/脲醛樹脂質(zhì)量比對(duì)三種不同脲醛樹脂基碳材料的物化性能和電化學(xué)性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)磷酸/脲醛樹脂質(zhì)量比增加，N、P雜原子的含量基本上呈增加趨勢(shì)。但是隨著磷酸用量的增加，產(chǎn)物的比表面積大幅降低。磷酸用量的增加能引入更多含磷官能團(tuán)帶來(lái)更高的贗電容，但同時(shí)會(huì)降低比表面積導(dǎo)致雙電層電容的損失。三種脲醛樹脂基碳材料都在磷酸/脲醛樹脂質(zhì)量比為10％時(shí)得到了最佳電