论文部分内容阅读
近几年以雾霾为主的环境问题,严重影响了居民的日常生活和健康;因此我国大力提倡使用新能源汽车取代烧油汽车,以降低污染。超级电容器是一种新型储能装置,具有功率密度大、循环寿命长等优点,将成为新能源汽车中不可取代的组成部分。多孔炭材料由于具有比表面积大、化学稳定性好、成本低且易于制备等优点,一直是超级电容器电极材料的首选。煤焦油沥青具有价格低廉、来源丰富、含碳量高等优点,因而其制备多孔炭电极材料具有得天独厚的优势。本文以煤焦油沥青为原料,采用混酸氧化制备成水溶性沥青,以水溶性沥青为炭前驱体制备多孔炭。考察了所得多孔炭的形貌结构、表面官能团、比表面积及电化学性能。研究结果包括如下三个方面:(1)采用碳酸钙作为模板制备多孔炭材料。随着模板剂碳酸钙添加比例的增多,材料的比表面积升高;当比例为1:1时,为最佳活化比例,比表面积达到1049m2/g;而当比例继续增加,比表面积基本无变化,这是由于模板剂过量造成分散不均。所得多孔炭PO-Ca-1在6M KOH电解液中,电流密度为O.1Ag-1时,比电容为230F g-1。(2)将氧化石墨烯和氧化沥青按不同比例混合后,采用1:1的KOH进行一步活化,制备多孔炭。实验表明,所得样品为具有丰富的氮和氧、适当的介孔与微孔比例(介孔率47.6%),以及具有高比表面积(2196m2/g)的分层多孔炭。石墨烯的添加为PO-GO-16在4nm附近的介孔形成起着决定性作用。PO-GO-16在电流密度为0.1A g-1时,比电容达到296Fg-1,具有优异的倍率性(当电流密度为10A g-1时,比电容为192Fg-1)。(3)采用拧檬酸铁作为模板剂制备多孔炭材料。柠檬酸铁作为造孔剂的同时提供碳源,经过高温碳化成功制备了多孔炭材料。研究了不同比例的活化剂对产物的电化学性能影响。结果表明,当氧化沥青和柠檬酸铁比例为1:2时,为最佳比例,且具有优异的电化学性能和循环稳定性。