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超级电容器具备高的功率密度和长的使用寿命等优点,近年来已成为研究热点。而超级电容器的电极材料直接影响着超级电容器的性能,因此高比电容、高比功率和比能量、充放电稳定的电极材料的制备就成为解决问题的关键。 本研究先通过引发苯胺在煤的孔隙中原位聚合,制备煤基聚苯胺(CPANI)。并以煤基聚苯胺为碳、氮源,钴(钼)粉为催化剂,在氮气保护下,置于管式炉中催化热解和化学气相沉积,制得掺N多孔碳/Co(Mo)复合材料,最后通过液相化学氧化或水蒸汽氧化处理,制得掺N多孔碳/Co3O4(MoO2)复合材料。并用SEM、XRD、拉曼、红外、元素分析仪、比表面分析仪、电化学工作站等对其结构与性能进行表征与分析;对其构效关系进行探讨,得到主要研究结果如下:(1)当催化剂含量越高、温度越高、煤的变质程度越低时,煤的裂解程度越高,N掺杂量会越高。(2)经过液相化学氧化法和水蒸汽法处理后,材料的颗粒变得更小,分布更均匀,且以介孔为主。(3)以华亭煤为碳源、CPANI/Co质量比3:1、热解温度为1000℃、液相化学氧化法制备的掺N多孔碳/Co3O4复合材料,N含量为0.45%,多孔碳以介孔结构存在,平均孔径为9.24 nm,BET比表面为45.2 m2/g,Co3O4以纳米颗粒的形态存在。其单极比电容为169.49 F/g(1 A/g),能量密度为66.43 Wh/kg,功率密度为1195.88 W/kg。(4)以华亭煤为碳源、CPANI/Co质量比1:1、热解温度为1000℃、液相化学氧化法制备的掺N多孔碳/MoO2复合材料,N含量为0.14%,多孔碳以介孔结构存在,平均孔径为5.70 nm,BET比表面为197 m2/g,MoO2以纳米颗粒的形态存在。其单极比电容为136.36 F/g(1 A/g),能量密度为63.02 Wh/kg,功率密度为1140.10 W/kg。(5)同等条件下,制备掺N多孔碳/Co3O4(MoO2)复合材料,碳源选华亭煤较好,水汽法比液相法氧化法的效果好。