多级孔碳材料的制备及其电化学储能研究

来源 :长春理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhangdeting
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多级孔碳材料作为当前的研究热点,其原料来源广泛,制备方法多样化,具有优异的光、热、磁、电等性能,在众多领域具有潜在的应用价值。本论文选取不同聚合物作为碳源,通过不同的方法制备出不同形貌的多级孔碳材料,并探究其作为电极材料在超级电容器电化学储能方面的应用。1.采用废旧塑料聚丙烯(PP)作为碳源,添加一定比例的硫(S)和二茂铁(Fe(C5H52),在高温密闭条件下制备出S掺杂花状碳纳米片,并通过调节碳与KOH比例对碳纳米材料进行高温活化处理得到多孔结构。经过测试表征后,确定碳和KOH质量比1:6作为最佳碳碱活化比例,使材料比表面积高达1922 m2/g,孔体积为2.805cm3/g,在1 A/g电流密度下质量比电容为233.7 F/g,表现出最优的电化学性能。2.采用废旧塑料瓶(PET)作为碳源,氧化镁/乙酰丙酮钴(Mg O/Co(C5H7O23)作为组合催化剂,在高温密闭条件下进行碳化,制备出多孔褶皱碳纳米片(PCS),然后将高电容、低成本的MnO2与碳材料分别以1:1,1:2,1:4质量比负载在碳纳米片上得到PCS-MnO2-x(x=1,2,4)。经过各方面测试表征比较,相较于其他比例碳材料,PCS-MnO2-2具有较大比表面积以及合适的孔结构,使材料在0.5 A/g时质量比电容为210.5 F/g,在1 m V/s时的面积比电容高达0.33 F/m2,表现出了优异的电化学性能。3.将聚酰亚胺树脂(PI)与草酸钾(K2C2O4·H2O)、三聚氰胺多聚磷酸盐(MPP)分别按照不同的比例混合均匀,在高温氮气氛围下进行碳化,得到不同形貌的多孔碳材料。经过一系列表征对比发现,K2C2O4·H2O和MPP组合可以与聚酰亚胺树脂作用生成疏松多孔结构,增大材料的比表面积增加电解质离子的吸附活性位点,且比表面积高达2194 cm2/g,另外合适的孔径分布,以及适量的N、P杂原子掺杂提高材料的导电率,使材料在1 A/g电流密度下质量比电容高达304 F/g,并且具有优异的循环稳定性。
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