以苯氧基聚磷腈為前驅體制備多孔多元素摻雜碳材料及其在超級電容器中的應用研究.pdf

1、隨著手提式打字機、智能電子設備及電動車輛等的普及流行，人們對于高功率密度可信賴、穩(wěn)定、可持續(xù)的儲能裝置的需求也越來越高。近年來，超級電容器作為一類性能優(yōu)異的儲能裝置，因其超高的功率容量、較長的循環(huán)壽命以及清潔無污染等特點，引起了人們的廣泛關注。一般來說，根據儲能機制的不同，可以將超級電容器分為兩類:一類是雙電層電容器(EDLC)，電容來自電極與電解質接觸界面的靜電荷積累，所以其電容值與電極材料的比表面積密切相關。另一類是贗電容器，由于活

2、性粒子的存在會發(fā)生快速可逆的法拉第氧化還原反應產生極高比電容值。研究可知，豐富的微孔可以增強雙電層電容，但電解質離子難以滲透到微孔中，提高多孔碳高電流密度下的離子轉移速率成為解決問題的關鍵。因此創(chuàng)建碳材料中的分級孔結構，提高碳材料中的離子遷移速率成為研究的重點。而雜元素摻雜是提高贗電容的有效方法之一?；诖耍菊撐氖紫仁褂昧藢嶒炇液铣傻母缓?、磷、氧雜原子的苯氧基聚磷腈為碳前驅體，采用摻雜碳酸氫鈉的方法制備了具有高比表面積的分級結構多孔

3、碳。同時運用XRD、Raman、SEM、XPS、N2吸附-脫附等表征手段對材料形貌結構及元素構成進行了分析，并借助電化學工作站進行了循環(huán)伏安(CV)、恒流充放電(GC)、阻抗等電化學性能測試，對其電容性能進行了系統(tǒng)評估。具體的研究內容如下:
　　(1)以苯氧基聚磷腈(PBPP)為碳源和雜元素源(N、P、O)，NaHCO3為自膨脹劑，KOH為活化劑，通過溶劑揮發(fā)法與高溫熱解法相結合制備了氮磷氧共摻雜分級結構多孔碳材料，改變自膨脹劑的

4、質量摻雜比例10∶1～10∶10(PBPP∶NaHCO3)，采用SEM、TEM、XPS、XRD、Raman、N2吸脫附等分析測試方法對材料的形貌及結構進行了表征，并通過電化學測試對碳材料性能進行表征，考察了不同自膨脹劑摻雜量對所制備分級結構多孔碳材料形貌結構及性能的影響。
　　(2)隨著NaHCO3摻雜量的增加，PZCs碳材料的比電容性能的可重復性變差。因此，選擇性能較好且較為穩(wěn)定，NaHCO3摻雜質量比為10∶5(PBPP∶Na