氮掺杂多孔碳材料的制备及其电化学性能的研究

发布时间：2021-12-29 02:55

　　随着能源危机以及环境污染的日益加剧,人们迫切需要一种绿色、安全、高效的新型储能元件。双电层电容器（Electric double layered capacitors,EDLCs）作为一种快速的能量储存和转换装置,因其高功率密度、长循环寿命等特点引起了人们的广泛关注。电极材料作为EDLCs的核心组分,其结构设计与可控制备是目前重要的研究课题之一。多孔碳材料具有比表面积高,离子扩散阻力小和孔容大等优点,因此在EDLCs应用领域中具有巨大的发展前景。故本论文以ZnO为模板,用聚多巴胺（PDA）作为碳前驱体,制备具有不同形貌的氮掺杂多孔碳材料,并考察了其在EDLCs中的应用。研究工作主要包括以下两方面:（1）以PDA为碳源,球状ZnO为模板,采用表面活性剂辅助模板法合成中空碳球。首先,在表面活性剂（Triton X-100）的作用下,合成球形ZnO纳米颗粒。然后,加入多巴胺单体,使其在常温常压下聚合,形成PDA膜且覆盖于ZnO表面。最后,经过N₂气氛下碳化、HCl刻蚀,即可获得粒径可调（150³00nm）的高比表面积(SSA,¹

【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1双电层电容器的工作原理示意图

超级电容器的组成示意图

（3）混合型电容器（Hybrid capacitor）混合型电容器由储能机理不同的两个电极构成，通常一个电极为碳材料，利用双电层储能；另一个电极则为赝电容材料，通过氧化还原反应来储能。由于正负极材料的电势不同，所以混合型电容器的工作电压可以得到显著的提高。此外，它还综合了双电层电容器和赝电容器的优点，故在实际应用中具有更大的优势与潜力[24,25]。1.1.3 超级电容器的组成图 1.2（a）法拉第赝电容器的工作原理示意图，（b）MnO2电极材料的工作原理示意图。

【参考文献】：
期刊论文
[1]有序介孔碳材料的软模板合成、结构改性与功能化[J]. 刘丹,胡艳艳,曾超,屈德宇.  物理化学学报. 2016(12)
[2]碳纳米管的修饰及其在超级电容器中的应用[J]. 郑丽萍,王先友,李娜,安红芳,陈权启.  化学通报. 2009(08)



本文编号：3555258