双表面活性剂体系制备有序介孔炭及电化学性能
有序介孔炭与传统的多孔炭材料相比，具有具有孔道高度有序、孔径分布窄、比表面积高等特点，以外化学稳定性好、导电性好、机械性能优异，这些特点使其获得了在储能、催化剂载体和吸附分离有机大分子等领域的广阔应用前景。聚苯胺作为一种导电高分子，可用作超级电容器电极材料，本身容量虽高但循环性能较差。有序介孔炭与聚苯胺的复合材料可以实现这两种材料的优势互补，最近受到很大的关注。
本文采用了双表面活性剂体系制备了有序介孔炭。以非离子型表面活性剂三嵌段共聚物P123(EO20PO70EO20)为模板剂，阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为第二表面活性剂，正硅酸乙酯(TEOS)为硅源，硫酸(H2SO4)作交联剂，采用一步法直接炭化除硅得到了六方结构(P6mm)的有序介孔炭。采用XRD、SEM、TEM、HRTEM、BET等测试手段对合成的有序介孔炭进行了表征。实验还考察了十二烷基苯磺酸钠添加量、搅拌条件对有序介孔炭形貌及性能的影响，初步分析了SDBS添加量影响形貌的原因，指出搅拌有利于有序介孔的形成，静置条件生成的形貌较均一为短棒状，也有可观的有序度。结果表明短棒状有序介孔炭最可几孔径为4.2nm，BET比表面积为980.8501m2/g，孔体积为1.29cm3/g。本文还采用原位聚合法制备了有序介孔炭/聚苯胺复合电极材料，并用SEM进行了表征，结果发现聚苯胺在复合材料中分散性很好。
采用恒流充放电的方法考察了有序介孔炭的锂离子电池电化学性能。该材料显示出很好的比容量及循环稳定性，50mA/g电流密度下，首次可逆容量高达964mA/g，50次循环后容量保持率为61％。有序介孔炭/聚苯胺复合材料也显示出优异的电容器性能，均要好于纯的有序介孔炭。其中当OMC含量为45％时复合材料的电化学性能最好，电流密度为0.1A/g时的平均容量为361F/g，电流密度为2A/g时的容量保持率为71.72％。
有序介孔炭;双表面活性剂;锂离子电池;超级电容器;电化学性能;电极材料
北京化工大学
硕士
材料科学与工程
宋怀河
2012
中文
TQ423.3;TM242
80
2012-11-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）