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硼/氮共掺杂多孔碳纳米片的制备及其电化学性能

2021-08-21马爱玲黄光许耿乾浩姚友恒李媛媛刘迎宾

化工进展 2021年8期
关键词:结构

马爱玲,黄光许,耿乾浩,姚友恒,李媛媛,刘迎宾

(1河南工业和信息化职业学院,河南焦作 454000;2河南理工大学化学化工学院,河南焦作 454003;3上海大学环境与化学工程学院,上海 200444)

超级电容器作为一种新型储能器件,具有功率密度高、可逆性好、循环寿命长以及等效串联电阻小等优势[1-3],广泛应用于电动汽车、便携式电子设备和其他大功率设备中。多孔碳材料具有电导率高、比表面积大、稳定性好、孔结构和表面性质可控等特点,是理想的超级电容器电极材料[4]。多孔碳材料主要基于双电层电容和赝电容储存能量,开发具有发达孔结构并能诱发赝电容的多孔碳材料十分必要。该类材料能提供大量氧化还原反应活性位点,同时保证高充放电速率下电解质离子和电荷的快速传输[5-7]。杂原子掺杂[氮(N)[8]、磷(P)[9]、硫(S)[10]和硼(B)[11]掺杂等]可以改变碳材料的电子供体特性并诱发赝电容效应,同时改善电极表面的润湿性,进而提高比表面积利用率。

研究表明,N原子的引入可以显著改善多孔碳材料的电化学特性。N原子易与C原子稳定结合[12-13],促进赝电容电荷转移并提高多孔碳电极材料的碱度[14],同时增加导电性和润湿性[15]。多孔碳材料的N掺杂方法主要包括后处理掺杂法和含N前体直接热解掺杂法[16]两种。前体直接热解法以富N物质作为碳前体或以高含N物质为氮源与碳前体混合,直接经过高温热处理得到N掺杂多孔碳材料。与后处理掺杂法相比,直接热分解法工艺简单,且引入的N原子化学稳定性高[17]。……

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