本文關(guān)鍵詞：基于對硝基苯胺和1-苯基-3-吡唑烷酮合成氮摻雜多孔炭材料及其超電容性能研究

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【摘要】：作為一種介于電容器與電池之間的新型儲能裝置,超級電容器以其充電時間短、工作溫度寬、循環(huán)性能好等優(yōu)點吸引了越來越多研究者的關(guān)注。對于超級電容器來說,電極材料的選擇至關(guān)重要。由于比表面積高、導(dǎo)電導(dǎo)熱性好、制造成本低等優(yōu)點,炭電極材料的使用日益廣泛。本論文主要研究通過簡單有效的合成方法制備得到適用于超級電容器的多孔炭材料,并通過摻雜的方式,進(jìn)一步提高其電化學(xué)性能。具體內(nèi)容如下：1.通過一種硫酸輔助的直接炭化法,以對硝基苯胺為碳源和氮源,硫酸為硫源和催化劑,合成得到了硫氮共摻雜納米多孔炭材料。實驗結(jié)果表明,被命名為carbon-RT的納米多孔炭材料是無定型低結(jié)晶度的,其氮含量和硫含量分別高達(dá)15.95%和3.36%,且其合成十分迅速僅需數(shù)分鐘即可完成。為了提高材料的電化學(xué)性能,將carbon-RT樣品于800℃進(jìn)一步熱處理,得到carbon-800樣品。該樣品在以6 mol L~(-1) KOH為電解液的三電極體系中,1Ag~(-1)電流密度下的比電容為73 Fg~(-1)。由于選用的原材料價格低廉,這種新穎的硫氮共摻雜納米多孔炭材料的合成方法具有廣闊的應(yīng)用前景。2.通過一個簡單的模板炭化法,以1-苯基-3-吡唑烷酮為氮源和碳源、Mg(OH)_2為硬模板合成得到了氮摻雜納米多孔炭材料。表征結(jié)果表明,得到的carbon-1:1樣品是高度無序的,具有高達(dá)1513 m~2 g~(-1)的BET比表面積、2.2 cm3 g~(-1)的孔容和3.78%的氮含量。同時,該材料也顯示了良好的電化學(xué)性能,其在三電極體系中,1 A g~(-1)電流密度下測得的比電容達(dá)到了202.0 F g~(-1)。此外,偶氮二甲酰胺被引入到炭化過程中來實現(xiàn)更高程度的氮摻雜,所得到的樣品被命名為carbon-1:1:1。該樣品比表面積降低到了1261 m~2 g~(-1),但其孔容增加到了2.8 cm3 g~(-1),而氮含量更是進(jìn)一步提高到了7.05%。受益于更高程度的氮摻雜,材料在1 A g~(-1)電流密度下的比電容提高到了281.0 F g~(-1)。該Mg(OH)_2輔助的模板炭化法提供了一種有趣的納米炭材料合成方法,而偶氮二甲酰胺的引入則可以簡單有效地提高材料的氮含量與電化學(xué)性能。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ127.11;TM53

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