超級電容器用二維結構導電電極的設計構筑.pdf

1、超級電容器因其優(yōu)異的倍率特性、循環(huán)穩(wěn)定性和安全性而備受關注，然而多數(shù)材料的三維顆粒特征使得其無法在高倍率下提供應有的容量，限制了電容器的性能改善和應用領域。因此開發(fā)高倍率大容量電極材料是提高超級電容性能的必由之路，具有重要的應用價值。電極材料二維化有助于提高材料的表面和孔的利用率，同時減小離子的擴散距離，進而提高材料的容量和倍率特性。本文旨在采用從下至上的技術策略，通過調控碳源分子相互作用，利用綠色模板和原位摻雜源，通過熱解分別制備了多

2、種二維摻雜多孔炭片;同時利用從上至下的技術手段設計制備了具有原子水平厚度的二維材料MXene及其復合材料，并研究了這兩類二維導電材料的電容性能。具體研究內容如下:
　　以殼聚糖為含氮碳源，經(jīng)溶解提高分子自由程度，利用冷凍形成的原位冰模板減輕殼聚糖分子的堆疊程度，通過冷凍干燥得到保持分子混亂堆積的殼聚糖冰凝膠，直接碳化得到由炭片組成的炭凝膠;該含氮炭片具有遠大于殼聚糖粉末基炭的比表面積和孔容，且其電容性能遠優(yōu)于殼聚糖粉末基炭(242

3、 vs8 F g-1)，同時具有優(yōu)異的倍率特性和循環(huán)穩(wěn)定性。含氮炭片經(jīng)KOH活化后制得比表面積高達3000 m2 g-1的多孔炭片，該多孔炭片具有優(yōu)異的比電容、倍率特性和循環(huán)穩(wěn)定性。
　　通過向殼聚糖冰凝膠內原位引入具有摻雜源的反應性模板劑對甲苯磺酸和硼酸，通過直接碳化分別制備得到具有氮硫和氮硼共摻雜的整體多孔炭凝膠。氮硫共摻雜多孔炭具有類泡沫炭的孔泡結構，氮硼共摻雜多孔炭具有二維片狀結構。這種普適性方法制得的雙元共摻雜多孔炭均表

4、現(xiàn)出了良好的電容特性，且雙摻雜炭性能優(yōu)于單摻雜炭。
　　將含氮明膠限制在原位生成的片狀硼酸層間，通過直接碳化和沸水回流制得超薄的二維氮硼共摻雜炭片，這種炭片可組裝成柔性膜和超低密度的氣凝膠。該炭片形貌、成分通過硼酸/明膠質量比可調，且這類炭片具有優(yōu)異的電容性能，質量比電容和界面電容遠高于文獻報道值，同時具有優(yōu)異的倍率性能和穩(wěn)定性;當組裝成無粘結劑自支撐柔性膜時倍率性能進一步提升。
　　利用氫氟酸選擇性的刻蝕掉Ti3AlC2中