介孔碳材料與碳基復合物的合成及其電化學性能研究.pdf

1、為了避免能源枯竭，進一步發(fā)展清潔能源，新型的能源轉換和存儲系統(tǒng)吸引了廣泛的研究。超級電容器，又稱作電化學電容器，由于其高能量密度、快速的充放電過程、高電容量、成本低廉以及循環(huán)壽命長等優(yōu)異的性能，在電動車、電子設備以及其他電力供應設備等領域得到了廣泛的關注。在通信技術、國防安全、航天航空以及民生交通等領域，具有巨大的發(fā)展?jié)摿蛻们熬啊Ｔ陔娙萜鹘M分中，電極材料對電容器的性能起著決定性的作用。常用的電極材料包括碳材料、金屬氧化物和導電聚合物

2、等。其中碳材料及其復合材料作為超級電容器電極材料得到了廣泛的研究與關注。但是，合成方法簡單、電容性能優(yōu)異且成本低廉的碳基材料還需要進一步的探索和發(fā)掘。論文中設計合成了具有特殊結構的介孔碳材料以及石墨烯基復合材料，并通過各種表征測試手段研究其電化學性能。具體研究如下：
　　本文首先以纖維狀介孔二氧化硅球為硬模板，酚醛樹脂前驅體為碳源，通過硬模板法合成了形貌均一的纖維狀中空介孔碳球（FHMCSs）。所合成的特殊形貌介孔碳材料具有較高的

3、比表面積（1121 m2 g–1）和較大的孔體積（1.3 cm3 g–1）。這種高的表面積-孔體積比，使得FHMCSs在作為超級電容器電極材料時具有更高的比電容和優(yōu)異的倍率性能。電化學測試表明，F(xiàn)HMCSs電極材料在電流密度為1 A g–1時，具有高達359.2 F g–1的比電容。在循環(huán)5000次后，依然有92％的保持率，顯示了優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。FHMCSs特有的纖維殼體和中空介孔結構，在電化學反應過程中有利于離子和電子的傳輸，從而產

4、生了優(yōu)良的電化學性能。因此，纖維狀中空介孔碳球材料在超級電容器和其他能量存儲領域具有巨大應用潛力。
　　通過溶劑熱法，在石墨烯中復合鈷納米粒子，成功合成Co/rGO復合物。這是第一次由步驟簡單、操作簡便的溶劑熱方法來合成Co/rGO復合物。通過界面作用，Co納米顆粒原位還原在石墨烯片層上，形成復合物。復合物的微觀結構和成分組成由 XRD、拉曼光譜、XPS、SEM、TEM以及BET等方法來進行系統(tǒng)的表征分析。通過電化學測試分析，Co