基于主客體作用雜原子摻雜碳材料的研制及其在超級電容器中的應用.pdf

1、超級電容器（Supercapacitors），又被叫做電化學電容器（Electrochemical Capacitors），是一種橋連傳統(tǒng)電池和普通電容器的新一代儲能設備。憑借著充放電迅速、功率密度高和循環(huán)使用壽命長等優(yōu)點，超級電容器已被廣泛應用于電子、運輸、電訊以及能量存儲系統(tǒng)等諸多領域。
　　電極是超級電容器的關鍵材料之一，許多研究工作都是圍繞制備高性能的電極材料開展的。碳材料由于具有高電導率、優(yōu)越的化學穩(wěn)定性和高比表面積的特

2、性，是理想的超級電容器電極材料。為了進一步提高超級電容器的比電容值和能量密度，開發(fā)新型碳前驅體并優(yōu)化合成方法來制備雜原子摻雜的具有穩(wěn)定石墨骨架的碳材料，同時使材料具有高的比表面積、可控的空間結構以及合理孔徑分布是該領域的一個難題。針對上述的研究現(xiàn)狀，本文以β-環(huán)糊精（β-CD）為碳前驅體材料，通過引入含不同雜原子的客體分子，制備雜原子摻雜的多孔碳材料，并應用于超級電容器中。本論文研究內容和主要結論如下：
　?。?）以β-CD基主客

3、體包合物為碳前驅體制備雜原子摻雜的碳材料。不同雜原子的引入只需簡單的更換客體分子，如對氨基偶氮苯、金剛烷胺、1-十二烷基咪唑、含多種雜原子的離子液體等，無需復雜的有機合成。客體化合物嵌入主體化合物的空穴中，不僅成功地引入雜原子，而且很大程度上提高了碳材料的產率。在1A/g電流密度的6 M KOH溶液中，N原子摻雜的多孔碳材料作為超級電容器電極的比電容高達348 F/g，并展現(xiàn)出良好的循環(huán)穩(wěn)定性。該工作提供了一種簡易高效的方法用于大規(guī)模制