氮掺杂多孔碳布制备及超级电容器性能研究

摘要：

研究水热氮掺杂活性炭纤维材料的制备及超级电容性能.以活性炭纤维非织造布(ACF)为基底,用高锰酸钾进行氧化处理,以尿素为氮源,水热处理制备氮掺杂活性炭纤维(NACF).试验分析不同高锰酸钾溶液浓度(0.02 mol/L～0.10 mol/L)、尿素质量浓度(10 g/L～300 g/L)和水热温度(80℃～200℃)处理下羧基含量与氮含量;对活性炭纤维材料进行结构表征、电化学性能测试.结果表明:随着高锰酸钾浓度的增大,对ACF的氧化作用增强,羧基含量提高,NACF的氮元素掺杂量提高;随着尿素质量浓度、水热温度提高,NACF的氮含量增加.确定水热掺杂处理条件为高锰酸钾浓度0.06 mol/L、尿素质量浓度100 g/L、水热温度180℃,制备的NACF的氮含量提升至6.80％;红外光谱图中有C=N键的伸缩振动,全谱扫描曲线出现氮元素能谱峰信号;碳纤维被刻蚀,孔结构有损伤,微孔比表面积和孔体积下降;在6 mol/L KOH中,电流密度为0.2 A/g时,比电容可达300.12 F/g,循环充放电2000次后电容的保持率为96.5％.认为:采用一步水热法制备氮掺杂柔性多孔碳布,可实现氮原子的高效掺杂,其产品具有优异的超级电容器性能.

关键词：活性炭纤维、氮掺杂、水热法、功能材料、电化学性能

所属期刊栏目：50

分类号：TS102.1(纺织工业、染整工业)

资助基金：纺织纤维;制品教育部重点实验室武汉纺织大学项目

在线出版日期：2022-06-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：8-13