氮摻雜多孔碳-聚苯胺復(fù)合電極材料的構(gòu)建及其應(yīng)用研究.pdf

1、超級電容器(Supercapacitor)作為儲能器件具備很多優(yōu)點，比如工作溫度范圍寬、安全性高、電容密度高、循環(huán)壽命長和環(huán)境友好等，因而受到了普遍關(guān)注。由于充放電原理的不同，超級電容器有雙電層電容器和贗電容器之分。其中，雙電層電容器的比電容低，但是循環(huán)穩(wěn)定性高，而贗電容器剛好相反，比電容高循環(huán)穩(wěn)定性低，所以兼具兩種電容的電極材料具有更優(yōu)秀的性能。聚苯胺(PANI)具有贗電容的性質(zhì)，因其導(dǎo)電性好、成本低、容易合成，受到研究者的廣泛關(guān)注，

2、但是PANI的循環(huán)穩(wěn)定性差、衰減快，因此現(xiàn)在的研究熱點是提高聚苯胺的循環(huán)穩(wěn)定性。碳材料具有雙電層電容的性質(zhì)，它的穩(wěn)定性高，是最具有前景的支撐材料，將聚苯胺與碳材料復(fù)合制備二元復(fù)合材料，可以有效的改善聚苯胺的性質(zhì)，得到高性能的超級電容器電極材料。
　　本文先制備一種高性能的氮摻雜多孔碳材料，可以將其用作聚苯胺的支撐材料。采用一鍋法合成碳源，先在2-甲基咪唑水溶液中合成ZIF-67晶體，接著加入正硅酸乙酯、間苯二酚和甲醛，由正硅酸乙酯

3、水解得到的二氧化硅初級粒子和由間苯二酚和甲醛聚合的酚醛樹脂(RF)共同沉積在 ZIF-67晶體的表面，就得到了碳源ZIF-67/SiO2/RF。實現(xiàn)一鍋法的關(guān)鍵是2-甲基咪唑水溶液顯堿性可以催化正硅酸乙酯的水解和酚醛樹脂的聚合。在氮氣條件下700℃碳化碳源ZIF-67/SiO2/RF，刻蝕掉二氧化硅后就得到了氮摻雜多孔碳材料Carbon-ZSR，制備的氮摻雜多孔碳材料具有高的石墨化程度、寬的孔徑分布和大的比表面積。將它應(yīng)用于超級電容器中

4、時，電流密度為1 Ag-1時的比電容為305 Fg-1；電流密度為10 Ag-1時的比電容為229 Fg-1，在10 Ag-1時循環(huán)5000圈后比電容仍然保留98.4％。
　　在氮摻雜多孔碳材料Carbon-ZSR的表面原位聚合聚苯胺，制備二元復(fù)合材料。當Carbon-ZSR與苯胺的質(zhì)量比為1:5時，所合成的復(fù)合材料具有優(yōu)秀的電化學(xué)性能。Carbon-ZSR/PANI(1:5)在電流密度為1 Ag-1時的比電容為518 Fg-1，