有序多孔炭的制備及其電容特性和CO_2吸附性能.pdf

1、硬模板法是一種制備有序孔結(jié)構(gòu)炭材料的有效方法。在眾多的模板中，沸石分子篩因具有獨(dú)特的有序孔道結(jié)構(gòu)而備受關(guān)注。本文以不同陽(yáng)離子的Y型分子篩(HY或NaY)為模板，采用糠醇浸漬法(一步法)和糠醇浸漬.乙腈氣相沉積法(兩步法)制備了系列有序多孔炭材料，研究了分子篩的有效孔徑對(duì)炭材料孔結(jié)構(gòu)和微觀形貌的影響，并研究了所制備的多孔炭的電化學(xué)電容性能和CO2吸附性能。
　　利用XRD、SEM、TEM和N2吸附／脫附測(cè)試等表征了所制備的多孔炭孔道

2、結(jié)構(gòu)和微觀形貌。結(jié)構(gòu)測(cè)試表明，兩步法制備的多孔炭材料更好的復(fù)制了Y型分子篩的孔結(jié)構(gòu)有序性，是典型的有序微孔炭材料，具有高度發(fā)達(dá)的微孔孔道和較窄的微孔孔徑分布，其比表面積和總孔容最高分別達(dá)到2207m2/g1.4cm3/g。對(duì)于兩步法制備的多孔炭材料，分子篩的有效孔徑是影響其孔結(jié)構(gòu)有序性的重要因素。在氣相沉積過(guò)程中，乙腈更容易進(jìn)入到有效孔徑較大的HY分子篩中，因此，以HY為模板制備的多孔炭材料具有更高的孔道有序性和比表面積。XPS測(cè)試證明

3、，通過(guò)乙腈氣相沉積能有效地在炭材料表面引入含氮官能團(tuán)，N1s精細(xì)掃描表明，炭材料表面的含氮官能團(tuán)主要是吡啶類和季銨類兩種。
　　在KOH和H2SO4電解液中分別測(cè)試了多孔炭材料的電化學(xué)電容性能。在KOH電解液中測(cè)試表明，采用兩步法制備的多孔炭材料因含有豐富的含氮官能團(tuán)，可以引入明顯的贗電容，其比電容值遠(yuǎn)高于一步法合成的炭材料。兩步法制備的炭材料在H2SO4中具有更高的比電容，歸因于含氮官能團(tuán)在H2SO4電解液中可以產(chǎn)生更多的贗電容

4、。HY8在H2SO4中的比電容值達(dá)到312 F/g，能量密度為15.6Wh／kg。炭材料的電容倍率性能隨介孔率和炭化溫度升高而增大。在1.2 V電壓下，經(jīng)過(guò)4000次恒流充放電測(cè)試后，HY8的比電容保持率為87％。
　　CO2吸附測(cè)試表明，兩步法制備的多孔炭材料因含有較多的堿性含氮官能團(tuán)，表現(xiàn)出較高的CO2吸附性能。炭材料表面的吡啶類官能團(tuán)是影響其單位面積吸附量的主要因素。500℃下制備的炭材料NaY5具有最高的單位面積吸附量，達(dá)