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多级孔碳由于其丰富的孔结构而被用于各种领域,例如电极材料、吸附剂、催化剂等,而掺杂碳材料可明显改善碳材料的电化学性能,常见的掺杂元素有N、O、S、B等。树脂类前驱体具有已知稳定的大分子结构,且其自身就含有丰富的官能团,适合将其作为制备掺杂硬碳材料的前驱体;而煤、煤沥青、石油焦等优势在于原料来源丰富且高温碳化后可成为导电性能较好的软碳。本研究中以树脂和沥青做为起始物,将沥青与树脂共混固化后,制备成树脂改性沥青。将此改性沥青热解成软碳与3D硬碳复合的掺杂多孔碳材料。该复合碳材料展示了良好的电容性能,为超级电容器电极材料的制备提供了新思路,主要的内容及成果如下:(1)将基质沥青、高软化点沥青、中间相沥青分别与苯并噁嗪树脂、酚醛树脂、环氧树脂复合制备树脂改性沥青试样作为碳源,使树脂改性沥青试样与NaCl-KCl-KOH熔盐体系混合,碳化后获得3D掺杂多级孔碳材料。结果表明:经熔盐活化法处理的碳材料微孔占比较高,具有较高的比表面积其中苯并噁嗪树脂改性基质沥青试样(BOZ-1)、酚醛树脂改性基质沥青试样(PF-1)、环氧树脂改性高软化点沥青试样(EP-2)的比表面积分别为1438.4849 m2/g、1401.4176 m2/g和992.4563 m2/g。此外,作为电极材料在1A/g的电流密度下BOZ-1、PF-1、EP-2的比电容值分别为215 F/g、154 F/g、148 F/g。(2)以苯并噁嗪树脂改性基质沥青试样(BOZ-1)为原料,采用熔盐法、浸渍法、研磨法制备3D多级孔掺杂碳材料。结果表明:熔盐法、浸渍法和研磨法等不同活化方法所制备出的多级孔碳材料均具有较高的比表面积和较好的电化学性能,熔盐法条件下NaCl-KCl与KOH的比例为4:1(RY-4:1)、浸渍法条件下KOH的浓度为40%(JZ-40)、研磨法条件下碳碱比为1:1.5(YM-1:1.5)时比表面积分别为1438.4849 m2/g、973.6438m2/g、946.8596 m2/g,RY-4:1、JZ-40、YM-1:1.5的比电容值分别为215 F/g、235 F/g、238 F/g。(3)将苯并噁嗪树脂、基质沥青和氯化锂无机盐在溶剂中混合,无机盐晶粒通过固化反应均匀地分散在复合物内部,再通过煅烧活化制备出孔道结构合理的多级孔碳。结果表明:该多级孔碳材料拥有较高的比表面积,氯化锂可以起到造孔剂的作用,且不同的氯化锂添加量可改变多级孔碳的孔结构,特别是对多级孔碳的倍率性能产生影响。当氯化锂添加量为10%、20%、40%、50%时比表面积分别为399.804 m2/g、569.854 m2/g、1186.705 m2/g、634.053 m2/g,在1A/g的电流密度下氯化锂添加量为40%时比电容值为246 F/g,当电流密度为50A/g时,材料比电容值可达近74 F/g。