基于主客體作用雜原子摻雜碳材料的研制及其在超級電容器中的應(yīng)用.pdf

1、超級電容器（Supercapacitors），又被叫做電化學(xué)電容器（Electrochemical Capacitors），是一種橋連傳統(tǒng)電池和普通電容器的新一代儲能設(shè)備。憑借著充放電迅速、功率密度高和循環(huán)使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，超級電容器已被廣泛應(yīng)用于電子、運(yùn)輸、電訊以及能量存儲系統(tǒng)等諸多領(lǐng)域。
　　電極是超級電容器的關(guān)鍵材料之一，許多研究工作都是圍繞制備高性能的電極材料開展的。碳材料由于具有高電導(dǎo)率、優(yōu)越的化學(xué)穩(wěn)定性和高比表面積的特

2、性，是理想的超級電容器電極材料。為了進(jìn)一步提高超級電容器的比電容值和能量密度，開發(fā)新型碳前驅(qū)體并優(yōu)化合成方法來制備雜原子摻雜的具有穩(wěn)定石墨骨架的碳材料，同時使材料具有高的比表面積、可控的空間結(jié)構(gòu)以及合理孔徑分布是該領(lǐng)域的一個難題。針對上述的研究現(xiàn)狀，本文以β-環(huán)糊精（β-CD）為碳前驅(qū)體材料，通過引入含不同雜原子的客體分子，制備雜原子摻雜的多孔碳材料，并應(yīng)用于超級電容器中。本論文研究內(nèi)容和主要結(jié)論如下：
　　（1）以β-CD基主客

3、體包合物為碳前驅(qū)體制備雜原子摻雜的碳材料。不同雜原子的引入只需簡單的更換客體分子，如對氨基偶氮苯、金剛烷胺、1-十二烷基咪唑、含多種雜原子的離子液體等，無需復(fù)雜的有機(jī)合成?？腕w化合物嵌入主體化合物的空穴中，不僅成功地引入雜原子，而且很大程度上提高了碳材料的產(chǎn)率。在1A/g電流密度的6 M KOH溶液中，N原子摻雜的多孔碳材料作為超級電容器電極的比電容高達(dá)348 F/g，并展現(xiàn)出良好的循環(huán)穩(wěn)定性。該工作提供了一種簡易高效的方法用于大規(guī)模制