ZIF-8復(fù)合材料基氮摻雜多孔碳的制備及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、ZIF-8作為金屬有機(jī)框架化合物之一，因其具有豐富的氮原子、較高的比表面積、優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，被用作制備氮摻雜多孔碳材料的模板或前驅(qū)體。氮摻雜多孔碳材料因其既具有較高的比表面積和孔體積，又含有豐富的氮原子，被廣泛應(yīng)用于電催化氧還原和超級(jí)電容器等領(lǐng)域。本論文分別采用陽(yáng)離子表面活性劑和聚合物來(lái)調(diào)控ZIF-8的生長(zhǎng)，并成功制備了ZIF-8的復(fù)合物。將復(fù)合物在高溫碳化得到氮摻雜多孔碳材料，研究了這些氮摻雜多孔碳材料的電催化氧還原

2、活性和電容性能。
　　在水溶液中，采用十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）調(diào)控ZIF-8的生長(zhǎng)，并制備了具有核殼結(jié)構(gòu)的ZIF-8@CTAB復(fù)合物。高溫碳化ZIF-8@CTAB得到了氮摻雜多孔碳材料（命名為PC1000@C）。與高溫直接碳化純ZIF-8得到的多孔碳材料（命名為PC1000）相比，PC1000@C是具有多級(jí)微孔/介孔結(jié)構(gòu)、高比表面積和大孔體積的氮摻雜碳材料，此材料具有很好的電催化氧還原活性。通過(guò)不同電流密度的充放電曲線(xiàn)計(jì)算

3、得到多孔碳材料的比電容值，PC1000@C在電流密度為0.5 A g-1時(shí)具有較大的比電容值225 F g-1，并且在1000個(gè)充放電循環(huán)后電容值仍保持初始電容值的92％。
　　設(shè)計(jì)并合成了ZIF-8與聚乙烯吡咯烷酮的復(fù)合物ZIF-8@PVP，將復(fù)合物在不同溫度下高溫碳化得到氮摻雜的多孔碳材料 CPT（T=800、900、1000），并對(duì)它們?cè)趬A性電解液中的電催化氧還原活性和作為超級(jí)電容器電極材料的電容性能進(jìn)行研究。CP1000具

4、有最高的比表面積、孔體積和最高含量的石墨氮，所以CP1000有最高的電催化氧還原活性和最大的比電容值（在電流密度為1 A g-1時(shí)的比電容最大為198 F g-1）。
　　通過(guò)調(diào)節(jié) ZIF-8和 PVP的配比，合成了三種具有不同粒徑和氮含量的ZIF-8@PVP-n（n=1、2、3）復(fù)合物，將其在1000℃碳化得到氮摻雜多孔碳材料CP1000-n（n=1、2、3），并對(duì)它們的電催化氧還原活性和電容性能進(jìn)行表征。同高溫直接碳化純ZIF