石墨化炭材料的制备及其电化学储能性能的研究

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本文旨在探索新型的合成方法制备了高石墨化、高比表面积、高导电性的石墨化介孔炭材料作为超级电容器电极材料,通过采用各种表征测试手段,对所得到的材料的结构和性能进行了一系列的分析和总结。具体归纳如下:(1)通过水滑石Ni-Fe双层氢氧化物为模板,得到了介孔石墨化炭材料。以Ni-Fe双层氢氧化物及其氧化物在相同温度下直接炭化得到两种石墨化炭材料。通过X射线衍射、拉曼光谱、比表面积分析、扫描电镜和透射电镜表征,讨论了其石墨化的影响。结果表明通过氢氧化物直接得到的石墨化炭材料具有更高的石墨化程度。而通过其氧化物得到的炭材料在电化学性能方面有更好的表现。(2)首次以有序介孔氧化物NiO为硬模板,多巴胺为含氮碳源,报告了一种新颖的石墨化有序介孔炭的合成过程。同时提出了可能的形成机理。通过X射线衍射、拉曼光谱和高倍透射电镜测试,显示G-OMC具有高度石墨化的特征。同时探讨了材料在电化学电容器方面的应用,通过对比发现产品比典型的CMK-3D表现出更好的抗腐蚀能力和电子转移能力,在0.1A g-1时达到68μF cm-2的面积电容,因此,G-OMC具有很好的电化学性能。(3)利用金属有机框架化合物为模板或碳源,得到了石墨化炭材料。分别以PTA和PVP作为碳源,得到的介孔石墨化炭材料石墨化程度较高,同时PTA制备的炭材料比表面积达到了893cm2g-1。通过电化学性能测试,在5mV/s的扫描速率下,比电容达到127F g-1,。恒电流充放电曲线呈现对称三角形。而以PVP为碳源得到的石墨化炭材料具有均一的形貌,石墨化程度也更高。
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