聚苯胺基多孔碳材料結構設計與電容特性.pdf

1、近年來，超級電容器作為新型儲能設備受到人們廣泛關注。而作為超級電容器的核心一電極材料，更是該領域研宄的熱點。本文設計合成不同形貌的聚苯胺，以其為前驅體制備多孔性摻氮活性炭材料，將所制備活性炭材料應用為超級電容器電極材料，研究其電容性能。本課題主要內容為：
　　1.采用自由模板法合成聚苯胺納米管，以其為前驅體，采用先碳化后活化兩步法，以氫氧化鉀為活化劑，制備具有多層次納米孔結構的摻氮活性炭材料(HPCT-x)，并研宄多級孔系和表面官

2、能團對活性炭材料電容性能的影響。采用氮氣吸附、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、X射線光電子能譜(XPS)等手段對制備的多孔性摻N活性炭材料進行表征。研宄表明，HPCT-x管壁上有很多孔徑小于1.5 nm的微孔尤其是小于1 nm的超微孔，這些微孔為電極材料提供大的比表面積，使比表面積高達3253 m2·g-1同時材料表面的含氮和含氧官能團不僅能夠產生贗電容，還可以改善電極材料對電解液的潤濕性，有利于電容性能的提高。綜上

3、所述，在兩電極體系中，HPCT-4在合適的孔徑分布以及含氮和含氧官能團的協(xié)同作用下，電流密度為0.1 A·g-1時的電容值可高達365 F·g-1，并且在功率密度為45 W·kg-1下，能量密度可達10.3W h·kg-1適合作為超級電容器的電極材料。
　　2.以聚乙烯苯磺酸鈉為表面活性劑，過硫酸銨為氧化劑制備聚苯胺納米顆粒，以其為前驅體采用碳化-活化兩步法，通過改變活化劑的用量，成功制備出比表面積為639-2456 m2·g-1

4、的顆粒狀N摻雜活性炭材料(APCNs)，并研宄了該類碳材料的電容特性。通過一系列表征手段如SEM、TEM、XPS、X射線粉末衍射(XRD)、傅里葉紅外光譜(FTIR)和氮氣吸附等研宄活性炭材料的形貌、結構、表面性質以及孔徑結構。研宄發(fā)現，所制備的多孔性活性炭的多孔結構和摻雜原子的協(xié)同作用使其顯示了良好的電化學性能。多孔性結構中的微孔可以存儲大量電荷，增加電荷存儲密度，而表面官能團能引入額外的贗電容，并改變材料表面的活性，增加潤濕性能。同