新型氮掺杂多孔碳/聚苯胺复合材料的制备及其电化学性能研究

来源 :南京理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kylinbird1
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氮掺杂多孔碳因其碳骨架上有含氮官能团,既可以增强材料表面润湿性又提供赝电容,成为高性能超级电容器电极材料研究的热点。本文以廉价易得有机蒙脱土(OMMT)为载体,制备氮掺杂多孔碳(NMC)、氮掺杂多孔碳/聚苯胺(NMC@PANI)复合材料、金属离子掺杂氮掺杂多孔碳/聚苯胺复合材料(NMC@PANI@M+)和氮掺杂多孔碳/金属氧化物/聚苯胺(NMC@MOX@PANI)复合材料。采用FTIR、XRD、Raman、BE、XPS、SEM和电化学工作站对这些复合材料进行结构表征、形貌观察和电化学性能测试。首先,本文以有机蒙脱土(OMMT)为载体,葡萄糖为碳源,采用水热法制备OMMT/HC,置于管式炉氮气氛围下高温碳化,研究蒙脱土与葡萄糖质量比、水热时间、前驱液pH对电化学性能的影响;以水热产物OMMT/HC与三聚氰胺混合,高温制备含氮碳材料,研究氮掺杂对复合材料的结构和电化学性能的影响;OMMT/HC与三聚氰胺按比例混合,400℃下热处理得到富氮前驱物,再与KOH混合高温活化制得NMC,考察其微观结构和电化学性能。其次,以制备的NMC为基体与聚苯胺进行复合,通过无机酸(HCl)、有机酸(DCSA)/无机酸(HCl)混酸掺杂及引入表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)制备NMC@PANI复合材料。考察不同酸掺杂及添加表面活性剂SDS对复合材料聚苯胺表面形貌、结晶性和质量比电容的影响。接着,分别以过渡金属离子Ni2+、Co2+与酸共掺杂NMC@PANI复合材料,研究不同浓度的金属离子掺杂下的复合材料表面形貌和结晶度,以及复合材料的质量比电容和循环稳定性。最后,分别以硫酸锰(MnSO4)和过硫酸铵(APS),利用超声分散法制备NMC@MnO2;再以化学原位聚合法制备NMC@MnO2@PANI复合材料,研究三元复合材料微观形貌和在不同电解液中的电化学性能。
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