摻氮多孔炭材料的制備及電化學(xué)性能研究.pdf

1、摻氮多孔炭材料，由于具有高比表面積、適宜的孔結(jié)構(gòu)及氮摻雜等優(yōu)點(diǎn)，吸引了越來(lái)越多科研工作者的關(guān)注。作為一種比較理想的電極材料，摻氮多孔炭在催化和超級(jí)電容器領(lǐng)域有潛在的應(yīng)用前景。本文采用不同的方法和過(guò)程，制備摻氮多孔炭材料，將所制備的材料應(yīng)用于催化和超級(jí)電容器，并研究其催化性能和電容性能。
　　采用硬模板法，以三聚氰胺和甲醛為原料，在不同溫度(700-900℃)碳化制備摻氮多孔炭材料(NPC-700，NPC-800，NPC-850，N

2、PC-900)，將其作為電極材料應(yīng)用于催化和超級(jí)電容器，研究氮含量、氮類(lèi)型如何影響電化學(xué)性能。研究表明，溫度升高，材料比表面積、孔體積同時(shí)增大，氮含量減少，其中N-6和N-5含量減少，N-Q的量增加。NPC-800具有高比表面、適宜的孔結(jié)構(gòu)、適中的氮類(lèi)型分配比例。因此，表現(xiàn)出較小的電荷轉(zhuǎn)移電阻(1.5Ω)和較高的峰電流密度，催化效果優(yōu)于金屬Pt。應(yīng)用于超級(jí)電容器中，比電容值高達(dá)168 F g-1，經(jīng)過(guò)10000次循環(huán)測(cè)試，電容保持率仍可

3、達(dá)95％。
　　采用軟模板法，以三聚氰胺和甲醛為原料，碳化-活化兩步法制備摻氮碳材料NMC和NHPC。將其應(yīng)用在催化和超級(jí)電容器，分析孔結(jié)構(gòu)、氮元素對(duì)催化效果及電容性能的影響。結(jié)果顯示，影響催化和電容性能的因素表現(xiàn)為兩方面，一方面為孔結(jié)構(gòu)和比表面積；另一方面為摻雜的氮元素。NHPC具有較高的比表面積、微孔-介孔豐富的孔結(jié)構(gòu)及1.5%的氮含量，表現(xiàn)優(yōu)異催化性能和電容性能，電容高達(dá)258 F g-1，5000次循環(huán)之后，電容保持率高達(dá)

4、97.5%。
　　采用磁攪拌研磨法，以325目石墨和氨氣為原料，制備不同研磨時(shí)間(0~10 h)的摻氮納米石墨(NNG-0，NNG-1.5，NNG-3，NNG-5，NNG-7，NNG-10)。通過(guò)SEM、XRD、XPS等方法對(duì)其表征。結(jié)果顯示，研磨時(shí)間達(dá)到5h以上時(shí)間，材料的比表面積及石墨化程度基本不變。研究表明，在適宜的孔徑分布和氮原子的協(xié)同作用下，NNG-5表現(xiàn)出優(yōu)于金屬鉑的催化性能，并呈現(xiàn)出較好的電容性能，電容高達(dá)190 F