氧化還原電解質(zhì)體系超級電容器的電化學(xué)性能研究.pdf

1、氮摻雜碳材料以及過渡金屬氧化物作為電容器電極可發(fā)生可逆氧化還原反應(yīng)從而具有一定的贗電容性質(zhì)，因此在電化學(xué)電極材料的儲能方面有巨大的應(yīng)用潛力，但是材料本身的贗電容相對有限。在電解質(zhì)中引入氧化還原活性成分可以大幅度提高電容器件比容，本文主要就氧化還原電解質(zhì)體系超級電容器的電化學(xué)儲能進(jìn)行研究，采用氮摻雜碳材料以及過渡金屬氧化物作為電極材料，將多元酚及K3Fe(CN)6等氧化還原活性物質(zhì)引入電解質(zhì)體系，借助電極材料的催化作用促進(jìn)氧化還原活性電解

2、質(zhì)的快速可逆氧化還原反應(yīng)，從而提高電容器件的儲能性能。主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面:
　　(1)以石墨烯和聚吡咯構(gòu)建多孔框架，通過一步活化在不同溫度煅燒合成N，O異質(zhì)元素?fù)诫s的多孔碳。在最優(yōu)活化溫度700℃制備的GNAC700材料具有高比表面積、多級結(jié)構(gòu)孔道及較高表面潤濕性，能提供高效電解質(zhì)擴(kuò)散傳輸通道和較高可接觸表面積，同時結(jié)合氧化還原活性N，O基團(tuán)的法拉第電容貢獻(xiàn)，展示出良好的倍率及循環(huán)性能。進(jìn)而將鄰苯二酚引入酸性電解質(zhì)體系，

3、對比發(fā)現(xiàn)N，O摻雜多孔碳對鄰苯二酚和鄰苯醌的氧化還原反應(yīng)有明顯催化活性，電解質(zhì)的法拉第反應(yīng)與電極材料中吡啶型N直接相關(guān);通過活性電解質(zhì)的贗電容貢獻(xiàn)在1A g-1時可將電極比容提高4倍以上，達(dá)到512F g-1。通過氧化還原電解質(zhì)和催化電極之間的協(xié)同作用改善超級電容器的電容性能可為有效改善器件電容性能提供有益參考。
　　(2)通過水熱沉積輔以低溫煅燒在泡沫鎳集流體表面沉積網(wǎng)狀石墨烯-NiO復(fù)合材料，該復(fù)合材料電極在堿性電解液中能提供

4、1058F g-1的比容（1A g-1），同時該電極對堿性電解質(zhì)中K3Fe(CN)6的氧化還原反應(yīng)有較強(qiáng)催化活性，通過電極自身以及氧化還原電解質(zhì)的雙重贗電容貢獻(xiàn)，將比容提高至3790F g-1(1A g-1)，同時能保持較高倍率性能，顯示出催化電極對超級電容器儲能性能的顯著改善作用。
　　(3)采用三聚氰胺泡沫為碳材料前軀體，在含有氧化石墨烯的苯胺單體溶液中聚合，進(jìn)一步通過碳化處理得到了交聯(lián)空球狀氮摻雜碳材料。該材料的碳氮骨架有很