多孔管狀碳材料的制備及其電容性能的研究.pdf

1、雙電層電容器因其具有高功率密度、快的充放電速率、長循環(huán)壽命等特點，受到許多人的關(guān)注。在電極/電解質(zhì)界面，雙電層電容器物理存儲能量是基于電化學(xué)雙電層機(jī)制。因此，高比表面積和短離子傳輸路徑是碳基電極材料的基本要求。多孔管狀碳材料同時具備1D納米結(jié)構(gòu)和多孔結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，不僅可以提供高比表面積，還可以提供快速離子通路和高電解質(zhì)-電極接觸面積，使得電解質(zhì)離子的傳輸更快和電極的利用率更高。
　　本文中以FeCl3為催化劑，三聚氰胺為碳源，通過熱

2、解制備不同微觀結(jié)構(gòu)的N摻雜碳納米管(CNTs)。通過三聚氰胺和FeCl3的摩爾比和煅燒溫度來調(diào)控N摻雜CNTs的微觀結(jié)構(gòu)。當(dāng)三聚氰胺和FeCl3的摩爾比為4，碳化溫度為700℃時，形成具有竹節(jié)狀結(jié)構(gòu)的CNTs。樣品的BET表面積和電容隨著三聚氰胺和FeCl3的摩爾比的增加而增加，并且最大BET表面積和電容分別為294m2/g和67F/g。但是，低電容對于雙電層電容器的電極材料是不夠的。
　　為了進(jìn)一步提高CNTs的電容性能，我們引

3、入造孔劑ZnCl2，來增加CNTs的比表面積。通過一步法合成高氣孔率的N摻雜CNTs/Fe3C。原位形成的Fe3C納米棒嵌入到CNTs的內(nèi)部結(jié)構(gòu)?？捉Y(jié)構(gòu)分析表明，N摻雜的CNTs/Fe3C擁有大的比表面積高達(dá)1206.23m2/g。在電流密度為0.1A/g時，N摻雜的CNTs/Fe3C電極顯示出181F/g的高比電容，以及優(yōu)異的電容率和循環(huán)穩(wěn)定性。
　　為了降低制備成本，利用廢棄的生物質(zhì)原料竹筷子作為碳源。通過水熱法除去竹筷子中的