在三聚氰胺為氮源、碳酸鉀為活化劑的條件下,由菜籽餅制得了珊瑚狀氮摻雜分級(jí)多孔碳（CNPCs）。采用場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、X射線光電子能譜、氮吸脫附等表征手段,研究了三聚氰胺的用量對(duì)CNPCs微觀形貌、組成及孔隙結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明,當(dāng)三聚氰胺的用量為2 g時(shí),所得CNPC2的比表面積達(dá)2050 m2·g-1。以6 mol·L-1KOH為電解液,在0.05 A·g-1的電流密度下,CNPCs的比容可達(dá)274 F·g-1;當(dāng)電流密度為50 A·g-1時(shí),CNPCs的比容為169 F·g-1,顯示了優(yōu)異的倍率性能。經(jīng)過10000次充放電測(cè)試后,比容保持率達(dá)96%,展現(xiàn)了良好的循環(huán)穩(wěn)定性。此工作為從生物質(zhì)大規(guī)模生產(chǎn)高性能儲(chǔ)能用多孔碳材料提供了一種簡(jiǎn)單、綠色的方法。 

【文章來源】：化工學(xué)報(bào). 2020,71(06)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)

【部分圖文】：

CNPCs的合成過程示意圖

圖4(a)是CNPCs的氮吸脫附等溫線。在相對(duì)壓力P/P0<0.01時(shí)，所有的等溫曲線呈現(xiàn)明顯的陡增，說明材料中存在大量的微孔[23]。此外，三個(gè)樣品的曲線都有滯后環(huán)，說明材料內(nèi)中孔的存在[24]。在相對(duì)壓力P/P0>0.95時(shí)，曲線上揚(yáng)，表明材料中存在大孔[11]。其中，微孔可提供大量的活性位點(diǎn)，增加電荷存儲(chǔ)的有效表面積；中孔可縮短離子傳輸距離，有利于雙電層的形成；大孔則可充當(dāng)容器儲(chǔ)存大量的電解液[25]。圖4(b)為CNPCs的孔徑分布。從圖中可以看出，三個(gè)樣品中的孔主要是由孔徑<10 nm的中/微孔和30～70 nm的大孔組成。隨著三聚氰胺用量從1 g增加至3 g，孔徑<4 nm的孔先增加后降低，而孔徑>4 nm的孔增加。這說明合適的三聚氰胺用量有利于中/微孔的形成。但是，過多的三聚氰胺會(huì)堵塞碳骨架上的一些中孔和微孔，導(dǎo)致其含量降低。CNPCs樣品的孔結(jié)構(gòu)參數(shù)見表1。從表中可以看出，CNPC2具有最大的SBET和總孔容(Vt)，分別為2050m2·g-1、1.13 cm3·g-1。CNPC3具有最大的平均孔徑(Dap)，達(dá)3.29 nm。這主要是因?yàn)檫M(jìn)一步增加三聚氰胺質(zhì)量后，加入的固態(tài)的三聚氰胺先起到占位的作用。隨后，隨著溫度的升高，三聚氰胺受熱分解，留下相應(yīng)的空位和孔道。也就是說，更大的三聚氰胺加入量導(dǎo)致更大的平均孔徑。上述結(jié)果說明，通過改變?nèi)矍璋返挠昧靠梢哉{(diào)控CNPCs樣品的孔結(jié)構(gòu)參數(shù)。圖3 CNPC2的TEM圖(a)及CNPC2的高分辨率TEM圖(b)

CNPC2的TEM圖(a)及CNPC2的高分辨率TEM圖(b)


本文編號(hào)：3310156