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文檔簡介
1、近年來,超級電容器作為新型儲能設備受到人們廣泛關(guān)注。而作為超級電容器的核心一電極材料,更是該領(lǐng)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(qū)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(nèi)容為:
1.采用自由模板法合成聚苯胺納米管,以其為前驅(qū)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(jié)構(gòu)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(chǎn)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(qū)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(jié)構(gòu)、表面性質(zhì)以及孔徑結(jié)構(gòu)。研宄發(fā)現(xiàn),所制備的多孔性活性炭的多孔結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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
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