以原位聚合法制備的煤基聚苯胺為碳、氮源,乙酸鎳為催化劑前驅(qū)體,催化熱解制得摻N多孔炭/Ni,再經(jīng)液相氧化,成功制得摻N量為0.256%,有豐富微介孔的摻N多孔炭/NiO。其孔結(jié)構(gòu)以小于40 nm的微介孔為主,微孔孔體積占80.4%,BET比表面積為452.5 m2/g,BET平均孔徑為1.9 nm,BJH平均孔徑為3.5 nm。其中,多孔炭保留了部分煤大分子的芳核特征,表面還有一定量的羧基和羥基,N元素主要以吡啶型N和吡咯型的形式摻雜到多孔炭中。NiO以100 nm左右的微粒附著在多孔炭表面或孔中。制備的摻N多孔炭/NiO兼具雙電層電容和贗電容特性,具有高的比電容,好的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率特性。其單極比電容達(dá)到541.6 F/g（1.0 A/g）,5.0 A/g下循環(huán)充放電1 000次后,比電容降為245.8 F/g,電容保持率為85.6%。 

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純乙酸鎳的熱解產(chǎn)物、摻N多孔炭/Ni和摻N多孔炭/NiO的SEM圖

煤炭學(xué)報(bào)2017年第42卷圖1純乙酸鎳的熱解產(chǎn)物、摻N多孔炭/Ni和摻N多孔炭/NiO的SEM圖Fig.1SEMimageofthepyrolysisproductofpurenickelacetate，N-dopedporouscarbon/NiandN-dopedporouscarbon/NiO圖2摻N多孔炭/NiO的等溫吸脫附曲線與孔徑分布Fig.2Isothermcurve＆poredistributionofN-dopedporouscarbon/NiO體積和比表面的貢獻(xiàn)，經(jīng)計(jì)算得微孔孔體積占80.4%，微孔比表面占83.4%�？梢�(jiàn)，微孔對(duì)整個(gè)孔結(jié)構(gòu)的孔體積和比表面的影響是起主導(dǎo)作用的。再結(jié)合圖2(b)，可得出，復(fù)合材料以小于40nm的微介孔為主。2.2化學(xué)結(jié)構(gòu)分析圖3為摻N多孔炭/Ni和摻N多孔炭/NiO的紅外光譜圖�？梢钥闯觯瑑烧叻逍畏逦徊畈欢�，均與文獻(xiàn)報(bào)道［21－25］的在惰性氣氛下高溫?zé)峤獾玫降慕固康腇TIＲ圖有相似的少峰特征。分析發(fā)現(xiàn)，在3500～3000cm－1的寬強(qiáng)峰對(duì)應(yīng)有芳雜環(huán)上的N—H伸縮振動(dòng)，羧酸、醇或酚的O—H伸縮振動(dòng)，芳核上的C—H伸縮振動(dòng);3000～2800cm－1對(duì)應(yīng)有烷基的C—H伸縮振動(dòng);2352cm－1對(duì)應(yīng)有羧基或羰基上的CO伸縮振動(dòng);1640cm－1附近對(duì)應(yīng)有芳核上的CC伸縮振動(dòng);1300～1000cm－1對(duì)應(yīng)有芳核上的C—H面內(nèi)彎曲振動(dòng)，芳基烷基醚上的C—O伸縮振動(dòng)。比較發(fā)現(xiàn)，液相氧化使多孔炭表面有了更多的羧基或羰基。同時(shí)說(shuō)明，摻N多孔炭/NiO中的N以芳雜環(huán)的形式表2摻N多孔炭/NiO的比表面積、孔體積和平均孔徑的分析結(jié)果Table2Surfacearea，porevolumeandaverageporesizeofN－dopedporouscarbon/NiO比表面積/(m2·g－1)LangmuirBETt－PlotMicropore孔體積/(cm3·g－1)Totalt－PlotmicroporeBJHAdsorption平均孔徑/nmBETBJHAdsorption599.4452.5377.30.2170.1740.0321.93.5對(duì)多孔炭進(jìn)行了摻雜，多孔炭中還保留了部分煤大分

第6期汪曉芹等:摻N多孔炭/NiO的制備與電容性能的研究圖3摻N多孔炭/Ni，摻N多孔炭/NiO的FITIＲ圖和摻N多孔炭/NiO中N1s的XPS峰Fig.3FTIＲspectraofas-synthesizedN-dopedporouscarbon/NiandandN1sXPSpeaksofN－dopedporouscarbon/NiO分別對(duì)應(yīng)于單質(zhì)鎳的(111)，(200)，(220)晶面的衍射峰。鑒于文獻(xiàn)［26－27］報(bào)道，乙酸鎳在氮?dú)夥諢峤庵?00℃時(shí)，裂解產(chǎn)物基本恒定為NiO和鎳的混合物。NiO或鎳即使在1000℃的高溫下也不會(huì)與氮?dú)夥磻?yīng)，十分穩(wěn)定［28］。據(jù)此，圖4結(jié)果可說(shuō)明乙酸鎳熱解產(chǎn)生的氧化鎳已被周圍的單質(zhì)態(tài)碳完全還原，這與文獻(xiàn)［29］報(bào)道的相關(guān)研究結(jié)果一致。摻N多孔炭/NiO在37.14°，43.30°，62.76°三處也出現(xiàn)了衍射峰，與NiO的標(biāo)準(zhǔn)卡片JCPDSNo.78－0643相吻合，分別對(duì)應(yīng)于NiO的(111)，(200)，(220)衍射面。這說(shuō)明熱解產(chǎn)物摻N多孔炭/Ni經(jīng)液相氧化法完全轉(zhuǎn)變成了摻N多孔炭/NiO。圖4摻N多孔炭/Ni和摻N多孔炭/NiO的XＲD圖譜Fig.4XＲDpatternsofN-dopedporouscarbon/NiandN-dopedporouscarbon/NiO2.4電化學(xué)性能分析圖5為制得的摻N多孔炭/NiO電極在不同掃速下的循環(huán)伏安(CV)曲線和在不同電流密度下的恒流充放電曲線。圖5(a)的CV曲線表現(xiàn)出了明顯的贗電容特征［30］，這是多孔炭中的N摻雜，表面羧基和羥基官能團(tuán)、部分芳核結(jié)構(gòu)以及NiO的共同貢獻(xiàn)。可看出，不同掃速下的CV曲線均在0.1V，－1.0V附近出現(xiàn)兩個(gè)明顯的還原峰，分別對(duì)應(yīng)于:NiOOH+e－=NiO+OH－和NiO+H2O+2e－=Ni+2OH－兩個(gè)還原過(guò)程。圖5摻N多孔炭/NiO的循環(huán)伏安曲線，恒流充放電曲線，不同電流密度下的比電容曲線和循環(huán)穩(wěn)定性曲線Fig.5CVcurves，galvanostaticcharge-dischargecurves，capacitanceatdifferentcurrentdensityandcapa


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