聚苯胺/N掺杂多孔碳复合材料的原位合成及其超级电容器性能

发布时间：2021-03-10 14:50

　　导电聚合物材料和碳材料都是极具前景的超级电容器电极材料。然而此类材料较低的倍率性能和比容量,以及较短的循环寿命限制其应用。本文通过原位聚合方法使颗粒状聚苯胺（PANI）生长在氮掺杂多孔碳（NPC）表面,获得了聚苯胺/N掺杂多孔碳（PANI/NPC）复合物。多孔结构有利于电解液离子的传输,PANI纳米颗粒提供了丰富的氧化还原活性位点,复合材料的电化学性能因此得到显著改善。电化学测试结果显示:在0.1 A/g电流密度下,PANI/NPC复合材料的比容量为171.9 F/g,是NPC材料比容量（117.5 F/g）的近1.5倍;循环5000次后,容量保持率为97.68%,表现出良好的电化学性能。 

【文章来源】：电子元件与材料. 2020,39(11)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

PANI/NPC复合材料制备流程图

通过N2吸附/脱附等温分析进一步确定了PANI/NPC复合材料的高度多孔结构(图3(a))。样品显示出I型和IV型等温线特点,在低压下吸附体积增加,表明样品具有微孔和介孔特性[21]。从孔径分布图(图3(a)插图)也可以看出材料的孔径基本集中在介孔和微孔区域。PANI/NPC复合材料的比表面积为98.9 m2/g,孔容为0.417 cm3/g。介孔和微孔的存在有助于电解液离子传输,进而提升材料的电化学性能。2.3 X射线光电子能谱(XPS) 分析

图3(b)为PANI/NPC复合材料的X射线光电子能谱(XPS),显示产物存在C、N、O三种元素。图3(c)为N1s元素的高分辨图谱,说明N原子从尿素和氮气氛中部分转化为吡啶氮(398.3 eV),吡咯氮(400.1 eV)[22]。高氮含量的尿素可以与小麦粉中的含氧官能团反应,从而充当氮源,形成氮掺杂的多孔结构。吡啶氮和吡咯氮有赝电容活性,有助于提高材料的比容量。C1s图谱(图3(d))显示了C—N键(285.8 eV)的存在,进一步证实了氮在碳中的成功掺杂。2.4 材料的电化学性能分析

【参考文献】：
期刊论文
[1]高性能超级电容器用氧化钌/氮掺杂多孔碳复合材料的研究[J]. 付兴平,王灿明,林皓,刘瑞来,胡家朋,林维晟.  电子元件与材料. 2019(12)



本文编号：3074841