以聚酰胺樹脂為炭化聚合物,聚乙二醇為熱分解聚合物,通過聚合物共混法制備了具有典型中孔結(jié)構(gòu)的活性炭材料。通過改變聚酰胺樹脂和聚乙二醇之間的質(zhì)量配比,研究了聚乙二醇的含量對材料活性炭結(jié)構(gòu)的影響,并對其形貌、孔結(jié)構(gòu)及電化學(xué)性能表征。結(jié)果表明:由于較高的比表面積（622.2 m2/g）以及較大的孔徑（3.484 nm）,質(zhì)量配比2:1得到的活性炭材料顯示出最高的比電容（281.54 F/g）。表明通過調(diào)控聚酰胺樹脂和聚乙二醇之間的質(zhì)量配比,可以有效改善相應(yīng)活性炭的孔結(jié)構(gòu)以及電極材料的電化學(xué)性能。 

【文章來源】：塑料科技. 2020,48(07)北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

聚酰胺樹脂/聚乙二醇不同質(zhì)量配比下活性炭SEM照片

圖2為活性炭的氮氣吸脫附等溫線及孔徑分布圖，由圖2可知，按照國際純化學(xué)和應(yīng)用化學(xué)學(xué)會對吸附等溫線的分類，三組樣品均屬于IV型[15]。相比于質(zhì)量配比3:1得到的活性炭，其余兩組樣品的吸脫附等溫線中遲滯環(huán)較寬，說明樣品中以中孔為主且孔徑分布較寬，這可能是由于3:1的質(zhì)量配比中，聚乙二醇含量不足，產(chǎn)生的孔數(shù)量較少且孔徑較小。三組活性炭樣品的具體孔結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)如表1所示，從表1可以看出，相比于3:1的質(zhì)量配比，其余兩組活性炭樣品在平均孔徑Da、中孔孔容Vmeso、總孔容Vtol和中孔孔容比Vmeso/Vtol上均有不同程度升高，表明較高的熱分解聚合物聚乙二醇含量有利于中孔的形成；而1:1質(zhì)量配比得到的活性炭的比表面積SBET(328.4 m2/g）要低于2:1質(zhì)量配比組（622.2 m2/g），這表明當(dāng)熱分解聚合物含量過高時，盡管活性炭的孔徑變大，但由于熱分解聚合物在炭化聚合物內(nèi)部的過渡分解，相應(yīng)的比表面積SBET要更低。2.3 活性炭電極電化學(xué)性能

圖3為不同質(zhì)量配比的活性炭電極在不同掃描速率下的循環(huán)伏安曲線，由圖3可以看出，在-1.0～0.0 V的電位窗口范圍內(nèi)，所有樣品均沒有出現(xiàn)明顯的氧化還原峰,且具有較好的矩形特征，這表明所測試電極在該測試條件下具有典型的雙電層電容特性[16]。且以不同的掃描速率進(jìn)行掃描時，發(fā)現(xiàn)循環(huán)伏安曲線基本保持不變形，說明所測試的活性炭電極具有較好的功率特性。圖4和表2為不同質(zhì)量配比的活性炭電極在不同電流密度下的比電容，當(dāng)掃描速度從10 mV/s增加到50 mV/s時，質(zhì)量配比為3:1、2:1和1:1的活性炭電極比電容衰減量分別約為33、40和18 F/g，相應(yīng)的比容量保持率分別為87%、86%和92%，較大的比容量保持率表明了這3種活性炭都有較好的大電流性能,這與之前的伏安循環(huán)測試結(jié)果相同，同時也說明所制備的活性炭適合用作超級電容器電極材料。此外，與煤基活性炭相比[17]，聚酰胺樹脂/聚乙二醇制備得到的活性炭在相同掃描速率下，質(zhì)量配比為2:1時顯示出較高的比電容，這是由于該組活性炭具有最高的比表面積，從而可以容納更多的電解液離子。而適當(dāng)?shù)目讖揭彩闺娊庖弘x子可以更容易的進(jìn)入活性炭中，使得活性炭的內(nèi)表面潤濕性更好，故比表面積利用率高，獲得較高的比電容。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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