【摘 要】
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碳超级电容电极材料有着成本低、环保、生物相容性好等特点,已广泛应用于航空航天、智能电网和便携式电子设备等领域。石油油浆是优质的碳源,但目前石油油浆制备高性能功能材料的研究方法存在原料制备工艺复杂或经济成本过高等缺点,所以运用石油油浆制备高性能功能材料的仍存在巨大的挑战。(1)用浓硫酸和尿素作为掺杂剂并与石油油浆进行混合加热调制,研究了调制温度和时间等条件对多孔碳材料结构和电化学性能的影响。利用硫酸
【基金项目】
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贵州省高层次人才培养计划[黔科合平台人才【2016】5658]项目;
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碳超级电容电极材料有着成本低、环保、生物相容性好等特点,已广泛应用于航空航天、智能电网和便携式电子设备等领域。石油油浆是优质的碳源,但目前石油油浆制备高性能功能材料的研究方法存在原料制备工艺复杂或经济成本过高等缺点,所以运用石油油浆制备高性能功能材料的仍存在巨大的挑战。(1)用浓硫酸和尿素作为掺杂剂并与石油油浆进行混合加热调制,研究了调制温度和时间等条件对多孔碳材料结构和电化学性能的影响。利用硫酸根的稳定性,在高温碳化时缓慢分解可持续的为多孔碳材料提供硫的来源,能够使多孔碳材料获得较高的硫掺杂量(6.44 at.%)。多孔碳材料的N/S掺杂为多孔碳材料提供丰富的赝电容量和导电性,使多孔碳材料获得326 F g-1的容量和200 A g-1倍率性能。(2)将调制油浆通过碳化-活化一步法制备多孔碳材料,探究了碳化温度对多孔碳材料的结构与电化学性能的影响。随着温度的升高使KOH活性增强,碳材料存在过度活化使微孔孔径逐渐扩大,向介孔转化甚至破坏孔壁。在700℃下碳化能使比表面积和杂原子掺杂含量之间达到较为合适的平衡,使多孔碳材料表现出较高的电化学性能。制备的N/S共掺杂多孔碳材料拥有2586 m~2 g-1高比表面积,在200 A g-1的高电流密度下,比容量高达到130 F g-1;用50 A g-1的电流密度进行恒电流充放电循环20000次容量保持率高达131.4%。以6 M KOH为电解液装配的纽扣式对称超级电容器,在功率密度为325 W kg-1时,能量密度能达到15.7 Wh kg-1。
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