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超级电容器作为一种新型的电能储存设备,因具有能量密度高、循环寿命长、稳定性好和快速充/放电等特点而引起人们的强烈关注,其性能主要受电极材料的制约。碳材料是应用最早的超级电容器电极材料。研究表明,掺氮可增加碳材料表面的浸润性和吸附性,促进碳表面的电化学反应,从而增加材料导电率,是提高碳材料电化学性能的有效方法之一。因此,我们选用绿色、环保且廉价的碳前驱体作为原料,通过简单的化学活化法制得多孔活性炭材料,将其用于超级电容器,并对所制备材料的形貌、结构及电化学性能等进行了详细的表征测试。主要内容如下:1、以医用脱脂棉(MAC)为碳源,ZnCl2作活化剂,采用化学活化法制备了棉花基活性炭材料(CACs)。通过筛选炭化温度和活化比,当炭化温度为900℃,活化比(MAC/ZnCl2)为1:2时,所制备的活性炭CAC2样品的比表面积高达2548.6m2 g-1。作为电极材料,CAC2在以2 M KOH为电解液的三电极体系中,其比电容在电流密度为0.5 A g-1下为239 F g-1。同时,在0.5 M Na2SO4电解液组成的两电极体系中,当电位窗口范围为0-1.8 V时,对称电池CAC2//CAC2的能量密度可达13.75 Wh kg-1,且能保持良好的稳定性(经5000次充/放电循环测试后,比电容减少7%)。2、采用ZnCl2活化法制备了油渣基氮掺杂活性炭材料(N-RCs)。通过控制活化比来改善材料的表面特性,在最佳的活化比(油渣/ZnCl2=1:2)下,所制备的最优样N-RC2有较大的比表面积和孔体积。作为电极材料,N-RC2在以6 M KOH为电解液的三电极体系中其比电容为250 F g-1。此外,两电极测试结果表明,对称电池N-RC2//N-RC2的能量密度可达13.55 Wh kg-1,且循环稳定性较好(经5000次充/放电循环测试后,对称电池的比电容保留率为92.8%)。3、选用大豆分离蛋白作为含氮前驱体,ZnCl2作活化剂,直接炭化制备氮掺杂活性炭材料(N-PACs)。其中,N-PAC-2样品中的氮含量可高达10.92 wt%,且材料表面疏松多孔。三电极测试结果表明,在0.5 A g-1电流密度下,N-PAC-2电极的比电容为216 F g-1。同时,在0.5 M Na2SO4电解液组成的两电极体系中,当电位窗口范围为0-1.8 V时,N-PAC-2//N-PAC-2对称电池的能量密度为13.95 Wh kg-1。此外,经5000次充/放电循环测试后,对称电池的比电容保留率为93%,表现出优异的循环稳定性。