树脂基氮掺杂炭材料的制备及其电化学性能的研究

发布时间：2022-01-06 22:35

　　超级电容器是一种具有发展前景的绿色能量存储器件。炭材料具有良好的导电性、稳定的物理化学性质和可设计的孔道及掺杂结构等优点被广泛用于超级电容器的电极材料。为了提高炭材料的电容性能,通常对其进行杂元素掺杂。其中,氮掺杂由于能够有效改变炭材料表面电子密度和提高活性位点而被广泛研究。本工作以邻氨基苯酚-甲醛树脂为碳源和氮源,以F108为表面活性剂,采用热解含氮前驱体法制备出了氮含量在1.67-4.79%之间的树脂基氮掺杂炭材料,将其用作超级电容器的电极材料并进行电化学性能的测试。通过改变催化剂NaOH用量、F108用量、溶剂挥发温度和炭化速率,来探究不同实验条件对材料结构及电容性能的影响规律,得出以下结论：1.邻氨基苯酚与甲醛在NaOH的催化作用下发生缩聚反应形成体型聚合物,同时在表面活性剂F108的分隔作用下最终形成了由在三维空间内相互粘连延展的纳米级颗粒所组成的树脂基氮掺杂炭材料。这种炭材料的孔径主要集中分布在中孔和大孔上,这为研究比表面积和掺杂元素对电容性能的影响提供了一个很好的物理化学平台。当作为电极材料时,表现出了较为理想的双电层电容特性,虽然比表面积较小（90 m2 g-1）,却拥... 

【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－２氮棱杂炭柯料制备方法及所用氮源??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ａ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ?ｍｅｔｈｏｄｓ?ｏｆ?Ｎ－ｄｏｐｅｄ?ｃａｒｂｏｎ??

Ｆｉｇｕｒｅ?１－３?Ｔｈｅ?ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｍｅｔｈｏｄ?ｏｆ?Ｎ－ｄｏｐｅｄ?ｇｒａｐｈｉｔｉｃ?ｐｏｒｏｕｓ?ｃａｒｂｏｎ［２〇ｌ??Ｌｅｅ等聚丙婦睛为原料成功制备出了含氮量为０．８４－２．７８?ｗｔ％的氮惨杂石墨状多??孔碳，如图１－３。聚丙痛腊在经过空气中２９０?ＤＣ的稳定化么后，—定比例与ＫＯＨ??混合，通过７００－８００?°Ｃ的活化和炭化过程后，洗涂干燥即得到最终产品。聚丙娩膳既??通过环化脱氨可形成阶梯状的类石墨片层，同时又将大量的氮原子保留在了碳骨架??内部。在这一制备过程中，聚丙痛贈既是碳源，也是氛源Ｐ０１。??Ｋｉｍ等将哇琳浸溃在娃模板ＳＢＡ－１５中，首先在２５０?°Ｃ?Ｆ热聚合６?ｈ，经过８５０?ＤＣ??的炭化，再除去桂模板，嚴终制备出了含氮的有序介孔碳纳米管。其含氮豊为５．９?ｗｔ％，??主要Ｗ化巧氮和巧墨氮的形式存在Ｐ１３。??从上述实例中可＾文看到，原位接氮法制备过程简单，在碳前驱体的合成过程中即??可＾式引入氮源

１．５．１储能机理??超级电容器的电荷储存机制包含双电层电容和規电容两种。双电层电容是依靠静??电作用将电荷存储在电极材料和电解液的界面上，如图１－６。在氮惨杂炭材料中，通??常认为石墨氮和化巧氮氧化物有助于离子的快速传输，可増加炭材料的导电性，从而??９??

【参考文献】：
期刊论文
[1]新型苯胺甲醛树脂的合成[J]. 陈志敏,雷英春,靳福泉.  华北工学院学报. 2000(02)



本文编号：3573286