基于对苯二胺的氮掺杂多孔炭的制备及其电化学性能研究
氮掺杂多孔炭材料在电化学储能体系中的应用十分广泛，因其缺陷和良好的导电性，而具有成为碱金属离子电池负极材料的潜力，同时具备多孔和比表面大的特点，使其在超级电容器领域也受到广泛关注。为了应用在不同的体系，研究工艺简单、条件易控的制备过程是十分必要的。 本论文以对苯二胺和硝酸铁为原料，通过简单的方法制得前驱体后，经过炭化和酸洗得到了一种氮掺杂多孔炭材料。研究了温度对于多孔炭结构、形貌等的影响，进而确定合适的制备条件，通过调控炭化温度使制备的材料成为锂/钠离子电池和超级电容器的优良电极材料。 前驱体在不同温度炭化、酸洗后得到的炭材料是一种无定形炭，它呈现出孔隙发达的片层堆叠结构，比表面积最高可达526m2g-1。随着炭化温度从500℃升到900℃，材料的有序程度提升，当温度升高到900℃时，孔收缩使得材料更加致密。 在保持原料加入比例、室温反应时间等条件不变，用做锂电负极时，经过700℃炭化得到的材料NPC-700电化学性能相对优异，在1Ag-1时，循环100圈仍具有365mAhg-1的比容量。 用作钠电负极时，NPC-500在小电流密度下显示出更高的比容量和循环稳定性，电流密度为0.1Ag-1时，首次放电比容量可达到245mAhg-1；而NPC-700显示出较好的倍率性能，对其施加10Ag-1的电流密度时可逆容量达到60mAhg-1。 用作三电极超级电容器电极材料时，NPC-600具有比较良好的电化学性能，电流密度为0.5Ag-1时，比电容高达194.04Fg-1；电流密度提升到10Ag-1时，NPC-700的比电容是最高的，放电10000圈之后仍然具有169.92Fg-1的比电容。
离子电池;电极材料;氮掺杂多孔炭;对苯二胺;电化学性能
北京化工大学
硕士
材料科学与工程
宋怀河
2022
中文
TM912.9
2022-11-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）