【摘要】：摻氮多孔炭材料,由于具有高比表面積、適宜的孔結(jié)構(gòu)及氮摻雜等優(yōu)點(diǎn),吸引了越來越多科研工作者的關(guān)注。作為一種比較理想的電極材料,摻氮多孔炭在催化和超級電容器領(lǐng)域有潛在的應(yīng)用前景。本文采用不同的方法和過程,制備摻氮多孔炭材料,將所制備的材料應(yīng)用于催化和超級電容器,并研究其催化性能和電容性能。采用硬模板法,以三聚氰胺和甲醛為原料,在不同溫度(700-900℃)碳化制備摻氮多孔炭材料(NPC-700,NPC-800,NPC-850,NPC-900),將其作為電極材料應(yīng)用于催化和超級電容器,研究氮含量、氮類型如何影響電化學(xué)性能。研究表明,溫度升高,材料比表面積、孔體積同時(shí)增大,氮含量減少,其中N-6和N-5含量減少,N-Q的量增加。NPC-800具有高比表面、適宜的孔結(jié)構(gòu)、適中的氮類型分配比例。因此,表現(xiàn)出較小的電荷轉(zhuǎn)移電阻(1.5Ω)和較高的峰電流密度,催化效果優(yōu)于金屬Pt。應(yīng)用于超級電容器中,比電容值高達(dá)168F g-1,經(jīng)過10000次循環(huán)測試,電容保持率仍可達(dá)95%。采用軟模板法,以三聚氰胺和甲醛為原料,碳化-活化兩步法制備摻氮碳材料NMC和NHPC。將其應(yīng)用在催化和超級電容器,分析孔結(jié)構(gòu)、氮元素對催化效果及電容性能的影響。結(jié)果顯示,影響催化和電容性能的因素表現(xiàn)為兩方面,一方面為孔結(jié)構(gòu)和比表面積;另一方面為摻雜的氮元素。NHPC具有較高的比表面積、微孔-介孔豐富的孔結(jié)構(gòu)及1.5%的氮含量,表現(xiàn)優(yōu)異催化性能和電容性能,電容高達(dá)258F g-1,5000次循環(huán)之后,電容保持率高達(dá)97.5%。采用磁攪拌研磨法,以325目石墨和氨氣為原料,制備不同研磨時(shí)間(0~10h)的摻氮納米石墨(NNG-0,NNG-1.5,NNG-3,NNG-5,NNG-7,NNG-10)。通過SEM、XRD、XPS等方法對其表征。結(jié)果顯示,研磨時(shí)間達(dá)到5 h以上時(shí)間,材料的比表面積及石墨化程度基本不變。研究表明,在適宜的孔徑分布和氮原子的協(xié)同作用下,NNG-5表現(xiàn)出優(yōu)于金屬鉑的催化性能,并呈現(xiàn)出較好的電容性能,電容高達(dá)190F g-1,頻率為6 Hz時(shí)仍保持高達(dá)53%的電容保持率。
[Abstract]:Because of the advantages of high specific surface area, suitable pore structure and nitrogen doping, nitrogen-doped porous carbon materials have attracted more and more researchers' attention. As an ideal electrode material, nitrogen-doped porous carbon has potential applications in the field of catalysis and supercapacitor. In this paper, nitrogen-doped porous carbon materials were prepared by different methods and processes. The prepared materials were applied to catalysis and supercapacitors, and their catalytic and capacitive properties were studied. Nitrogen-doped porous carbon materials (NPC-700,NPC-800,NPC-850,NPC-900) were prepared by hard template method with melamine and formaldehyde as raw materials at different temperatures (700? 900 鈩，

本文編號：2443482