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含氮活性碳材料的制备及其电化学性能研究

李利民  
【摘要】: 由于碳材料具有原料易得、成本低和独特的物理化学性质,其在催化化学,污水处理和气体储藏等领域有着广泛的应用,特别是在超级电容器和锂离子电池负极材料方面有重要应用,因此,碳材料成为科学家研究的热点。本文以高分子聚合物——聚苯胺(PANI)为碳源,以磷酸(H_3PO_4)、氢氧化钾(KOH)和氮氧混合气体为活化剂,制备了含氮活性碳材料,并将其应用在超级电容器和锂离子电池上。主要研究内容如下: 1.以PANI为碳源,H_3PO_4为活化剂,通过正交实验法制备了不同条件下的含氮活性碳材料,将其应用在超级电容器上。最佳工艺条件是:活化温度为700℃,活化时间为2 h,PANI与H_3PO_4的质量比为2:1,升温速率为7℃/min。H_3PO_4活化碳有非常好的循环性能,并且具有较好的电流倍率特性和循环寿命。其进行10000次充放电后,比容量仍然保持有首次的99%,适合作为超级电容器电极材料。 2.以本征态聚苯胺为前躯体,KOH为活化剂,通过正交实验法制备了不同条件下的含氮活性碳材料,将其应用在超级电容器上。最佳工艺条件是:活化温度为700℃,活化时间为2 h,聚苯胺与氢氧化钾的质量比为2:1,升温速率为7℃/min。我们还将其与未活化碳和氮氧混合气体活化的含氮活性碳进行了比较,讨论了氮官能团对电化学性能的影响。样品经KOH活化后,比表面积有了显著增加,高达2287 m~2/g,其比电容也有了很大的提高,达到220 F/g。实验证明,我们制备的碳材料的电容存在两种电容:双电层电容和赝电容。 3.将制备的未活化碳、H_3PO_4活化碳和KOH活化碳应用到锂离子电池负极上。所有样品的首次放电容量都要比石墨的理论容量高很多,其中,KOH活化碳的首次放电容量最高,达到了2201 mAh/g,这归因于其高的比表面积。所有样品均有非常高的首次不可逆容量,同时随着循环次数的增加,样品容量衰减得较快。KOH活化碳的容量衰减幅度要较其它样品的低,20个循环后,其充电容量仍有747 mAh/g。


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1 记者 庞利萍 特约记者 顾定槐;碳材料创新亟待高端发力[N];中国化工报;2011年
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6 通讯员 李子丰 刘璞 本报记者 荣为人;从三方称霸到四方争雄[N];中国航空报;2007年
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