氮摻雜多孔碳-聚苯胺復(fù)合電極材料的構(gòu)建及其應(yīng)用研究.pdf

1、超級(jí)電容器(Supercapacitor)作為儲(chǔ)能器件具備很多優(yōu)點(diǎn)，比如工作溫度范圍寬、安全性高、電容密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)和環(huán)境友好等，因而受到了普遍關(guān)注。由于充放電原理的不同，超級(jí)電容器有雙電層電容器和贗電容器之分。其中，雙電層電容器的比電容低，但是循環(huán)穩(wěn)定性高，而贗電容器剛好相反，比電容高循環(huán)穩(wěn)定性低，所以兼具兩種電容的電極材料具有更優(yōu)秀的性能。聚苯胺(PANI)具有贗電容的性質(zhì)，因其導(dǎo)電性好、成本低、容易合成，受到研究者的廣泛關(guān)注，

2、但是PANI的循環(huán)穩(wěn)定性差、衰減快，因此現(xiàn)在的研究熱點(diǎn)是提高聚苯胺的循環(huán)穩(wěn)定性。碳材料具有雙電層電容的性質(zhì)，它的穩(wěn)定性高，是最具有前景的支撐材料，將聚苯胺與碳材料復(fù)合制備二元復(fù)合材料，可以有效的改善聚苯胺的性質(zhì)，得到高性能的超級(jí)電容器電極材料。
　　本文先制備一種高性能的氮摻雜多孔碳材料，可以將其用作聚苯胺的支撐材料。采用一鍋法合成碳源，先在2-甲基咪唑水溶液中合成ZIF-67晶體，接著加入正硅酸乙酯、間苯二酚和甲醛，由正硅酸乙酯

3、水解得到的二氧化硅初級(jí)粒子和由間苯二酚和甲醛聚合的酚醛樹(shù)脂(RF)共同沉積在 ZIF-67晶體的表面，就得到了碳源ZIF-67/SiO2/RF。實(shí)現(xiàn)一鍋法的關(guān)鍵是2-甲基咪唑水溶液顯堿性可以催化正硅酸乙酯的水解和酚醛樹(shù)脂的聚合。在氮?dú)鈼l件下700℃碳化碳源ZIF-67/SiO2/RF，刻蝕掉二氧化硅后就得到了氮摻雜多孔碳材料Carbon-ZSR，制備的氮摻雜多孔碳材料具有高的石墨化程度、寬的孔徑分布和大的比表面積。將它應(yīng)用于超級(jí)電容器中

4、時(shí)，電流密度為1 Ag-1時(shí)的比電容為305 Fg-1；電流密度為10 Ag-1時(shí)的比電容為229 Fg-1，在10 Ag-1時(shí)循環(huán)5000圈后比電容仍然保留98.4％。
　　在氮摻雜多孔碳材料Carbon-ZSR的表面原位聚合聚苯胺，制備二元復(fù)合材料。當(dāng)Carbon-ZSR與苯胺的質(zhì)量比為1:5時(shí)，所合成的復(fù)合材料具有優(yōu)秀的電化學(xué)性能。Carbon-ZSR/PANI(1:5)在電流密度為1 Ag-1時(shí)的比電容為518 Fg-1，