氧化還原電解質(zhì)體系超級(jí)電容器的電化學(xué)性能研究.pdf

1、氮摻雜碳材料以及過(guò)渡金屬氧化物作為電容器電極可發(fā)生可逆氧化還原反應(yīng)從而具有一定的贗電容性質(zhì)，因此在電化學(xué)電極材料的儲(chǔ)能方面有巨大的應(yīng)用潛力，但是材料本身的贗電容相對(duì)有限。在電解質(zhì)中引入氧化還原活性成分可以大幅度提高電容器件比容，本文主要就氧化還原電解質(zhì)體系超級(jí)電容器的電化學(xué)儲(chǔ)能進(jìn)行研究，采用氮摻雜碳材料以及過(guò)渡金屬氧化物作為電極材料，將多元酚及K3Fe(CN)6等氧化還原活性物質(zhì)引入電解質(zhì)體系，借助電極材料的催化作用促進(jìn)氧化還原活性電解

2、質(zhì)的快速可逆氧化還原反應(yīng)，從而提高電容器件的儲(chǔ)能性能。主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面:
　　(1)以石墨烯和聚吡咯構(gòu)建多孔框架，通過(guò)一步活化在不同溫度煅燒合成N，O異質(zhì)元素?fù)诫s的多孔碳。在最優(yōu)活化溫度700℃制備的GNAC700材料具有高比表面積、多級(jí)結(jié)構(gòu)孔道及較高表面潤(rùn)濕性，能提供高效電解質(zhì)擴(kuò)散傳輸通道和較高可接觸表面積，同時(shí)結(jié)合氧化還原活性N，O基團(tuán)的法拉第電容貢獻(xiàn)，展示出良好的倍率及循環(huán)性能。進(jìn)而將鄰苯二酚引入酸性電解質(zhì)體系，

3、對(duì)比發(fā)現(xiàn)N，O摻雜多孔碳對(duì)鄰苯二酚和鄰苯醌的氧化還原反應(yīng)有明顯催化活性，電解質(zhì)的法拉第反應(yīng)與電極材料中吡啶型N直接相關(guān);通過(guò)活性電解質(zhì)的贗電容貢獻(xiàn)在1A g-1時(shí)可將電極比容提高4倍以上，達(dá)到512F g-1。通過(guò)氧化還原電解質(zhì)和催化電極之間的協(xié)同作用改善超級(jí)電容器的電容性能可為有效改善器件電容性能提供有益參考。
　　(2)通過(guò)水熱沉積輔以低溫煅燒在泡沫鎳集流體表面沉積網(wǎng)狀石墨烯-NiO復(fù)合材料，該復(fù)合材料電極在堿性電解液中能提供

4、1058F g-1的比容（1A g-1），同時(shí)該電極對(duì)堿性電解質(zhì)中K3Fe(CN)6的氧化還原反應(yīng)有較強(qiáng)催化活性，通過(guò)電極自身以及氧化還原電解質(zhì)的雙重贗電容貢獻(xiàn)，將比容提高至3790F g-1(1A g-1)，同時(shí)能保持較高倍率性能，顯示出催化電極對(duì)超級(jí)電容器儲(chǔ)能性能的顯著改善作用。
　　(3)采用三聚氰胺泡沫為碳材料前軀體，在含有氧化石墨烯的苯胺單體溶液中聚合，進(jìn)一步通過(guò)碳化處理得到了交聯(lián)空球狀氮摻雜碳材料。該材料的碳氮骨架有很