炭气凝胶的制备及在超级电容器中的应用

发布时间：2021-03-29 12:27

　　以间苯二酚和甲醛为原料,通过溶胶-凝胶法制备炭气凝胶。用XRD、SEM和N2吸附等进行物理性能分析;用交流阻抗谱、恒流充放电等进行电化学性能测试。随着碳化温度的升高,炭气凝胶的结构逐渐向石墨过渡;比表面积先增加、后减小;平均孔径逐渐增大。碳化温度为900℃时,所得炭气凝胶CA-900的结构最接近石墨,比表面积最大,为693.1 m²/g。CA-900用作超级电容器电极材料具有较好的电化学性能,在288.97 W/kg比功率下的比能量为16.76 Wh/kg,以0.1 A/g的电流（0.01～2.85 V）循环2 000次,电容保持率高达90.18%。 

【文章来源】：电池. 2020,50(04)北大核心CSCD

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

制备的炭气凝胶的SEM图

图2为CA-700、CA-800、CA-900和CA-1000的XRD图。从图2可知,样品均在23.5°和43°附近出现衍射峰,分别对应于石墨的(002)和(101)晶面,表明不同碳化温度下得到的样品,都有部分石墨化的碳;随着碳化温度的升高,这两处衍射峰逐渐增强,表明随着温度的升高,炭气凝胶结构逐渐向石墨过渡,将改善炭气凝胶的导电性。

根据国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)分类,CA-700和CA-800的N2吸-脱附曲线为Ⅰ型,测得平均孔径分别为1.738nm、1.778nm,当相对压力(P/P0)较低时,表现出较高的N2吸附量;当P/P0接近1时,吸附质量趋于饱和,表明材料含有大量微孔,主要由相对较小的微孔组成。CA-900和CA-1000属于Ⅰ型和Ⅳ型的复合型,吸附回归线类型为H4型,在P/P0较低时,N2吸附量较高,当相对压力P/P0增大到0.5～0.9时,出现了滞后环,测得平均孔径为1.797nm和1.767nm,表明带有楔形孔结构,由相当数量的微孔、部分小中孔组成。结合表1可知,随着碳化温度升高,对应的比表面积先增加、后减小,其中CA-900比表面积最大,为693.1m2/g;在温度从700℃上升到900℃的过程中,平均孔径逐渐增大。在1000℃碳化时,平均孔径由900℃的1.797nm降至1.767nm,说明提高碳化温度,增加了材料的微孔比例。2.2 电化学性能

【参考文献】：
期刊论文
[1]超临界石油醚干燥和超临界二氧化碳干燥在制备有机和炭气凝胶中的比较研究(英文)[J]. 张睿,詹亮,孟庆函,梁晓怿,吕春祥,李开喜,凌立成.  新型炭材料. 2004(01)



本文编号：3107547