【摘 要】
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超级电容器作为一种新型能源储存装置,凭借快速充放电能力、优异的循环稳定性、高功率密度等优点而备受关注。电极材料是超级电容器的核心组成,有效调控其纳米形貌和结构组成是提高超级电容器性能的关键。共价三嗪框架（CTFs）具有组成和孔径结构可调、氮含量丰富、比表面积高、稳定性好、可修饰性强等优点,在高电容性能电极材料的可控制备方面显示出良好的应用前景。本论文以二氧化硅模板化的三嗪基化合物为单体,通过离子热
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超级电容器作为一种新型能源储存装置,凭借快速充放电能力、优异的循环稳定性、高功率密度等优点而备受关注。电极材料是超级电容器的核心组成,有效调控其纳米形貌和结构组成是提高超级电容器性能的关键。共价三嗪框架（CTFs）具有组成和孔径结构可调、氮含量丰富、比表面积高、稳定性好、可修饰性强等优点,在高电容性能电极材料的可控制备方面显示出良好的应用前景。本论文以二氧化硅模板化的三嗪基化合物为单体,通过离子热法制备了两种CTFs纳米片电极材料,并对材料的结构和组成进行表征,深入研究了材料的超级电容性能。主要研究工作包括:（1）TAT基CTFs纳米片的模板法合成及其超级电容性能研究。以对氨基苯腈和三聚氰氯为原料,以二氧化硅纳米球为模板,合成硅纳米球修饰的三嗪基化合物（Si O2-TAT）。随后以Si O2-TAT为单体,经离子热聚合反应制备了TAT衍生的CTFs纳米片材料（TAT-CTFs）。最佳聚合温度下合成的TAT基CTFs材料（TAT-CTF-600）呈现出纳米粒子聚集成的纳米片结构,具有较高的比表面积(203 m~2 g-1)、合适的孔径分布（2-10 nm）以及高的氮含量（12.83 wt%）。基于以上结构和组成特点,TAT-CTF-600作为电极材料,在6 M KOH电解质中,电流密度为0.5 A g-1时,其质量比电容为220 F g-1。此外,TAT-CTF-600电极组装的超级电容器具有较高的能量密度(10.1 Wh kg-1)和功率密度(16.0 k W kg-1)以及长的循环寿命（经10000次充放电后,电容仍能保留89.95%）。（2）TOT基CTFs纳米片的模板法合成及其超级电容性能研究。以4-羟基苯甲腈和三聚氰氯为原料,通过模板法合成Si O2纳米球修饰的三嗪基化合物（Si O2-TOT）;接着以Si O2-TOT为单体,经离子热聚合制备了TOT衍生的CTFs纳米片材料（TOT-CTFs）;并对TOT-CTFs的分子结构、热稳定性、比表面积及孔隙率等进行表征。最佳聚合温度下合成的TOT基CTFs材料（TOT-CTF-600）具有较薄的纳米片结构（20-30 nm）、较高的比表面积(203 m~2 g-1)以及丰富的N/O含量（11.67wt%N/13.12 wt%O）。基于TOT-CTF-600的电极材料,在6 M KOH电解质中,电流密度为0.5 A g-1时,质量比电容达250 F g-1,当电流密度增至20 A g-1,比电容为174 F g-1。将TOT-CTF-600组装成超级电容器,在电流密度为1 A g-1下,循环10000次后,电容仍能保留88.56%。
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