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多孔碳材料具有价格低廉、导电性好、比表面积大等特点,是目前最具商业化应用前景的超级电容器电极材料。但由于纯碳材料仅依靠双电层电容储存电荷且表面润湿性较差,其电容值通常不高。通过表面改性或掺杂的方式往纯碳材料的表面或骨架中引入磷原子,可提高纯碳材料的电容性能。本文采用乳液聚合或水热聚合的方法制备了含磷交联聚合物球,再经过高温热解及KOH活化得到不同结构的磷掺杂纳米多孔碳球。改变实验条件,实现了对磷掺杂碳球的结构、形貌和磷原子含量的调控,并研究了其作为电容器电极材料的电化学性能。以二乙烯基苯、甲基丙烯酸-2-羟乙基酯二苯基次磷酸酯(HEDP)和苯乙烯为单体通过乳液聚合法和Friedel-Crafts反应制备了含磷交联聚合物球,经高温碳化、KOH活化得到磷掺杂多孔碳球。通过改变HEDP单体的加入量,调控了多孔碳球的形貌、结构及磷掺杂量,并研究了比表面积及磷掺杂量对电容性能的影响。研究结果显示聚合物球的粒径随着HEDP加入量的增加而变大,而均一性和表面光滑度随之下降。经800℃碳化后,碳材料仍能保持球状结构,无序度和比电容随着HEDP的增加而增大。当HEDP加入量达单体总质量的60%时,碳材料的磷掺杂量为2.4 at.%,比表面积为398.6 m2 g-1,Ag-1电流密度下比电容达98 F g-1,表现出最好的电容性能。同时探究了 KOH活化对碳材料比表面积、磷掺杂量与电容性能的影响,结果表明KOH能大幅度地提高碳材料的比表面积,但也会带来磷掺杂量的大幅下降,而在该体系中,相比于比表面积,磷掺杂量对碳材料的电容性能起主要影响。以酚醛预聚体和苯乙烯为原料通过水热法合成了中空聚合物球HPS,并以三氯化磷作为交联剂和磷掺杂剂对HPS进行处理制备得到含磷交联聚合球,经高温碳化、KOH活化得到磷掺杂中空多孔碳球(P-HCS800和AP-HCS)。研究了KOH活化及活化温度对碳材料形貌、结构和电化学性能的影响。结果显示中空碳球经KOH活化后壳层厚度减薄,无序度和比表面积增大,且磷原子含量随着活化温度的提高急剧下降。当活化温度为800℃时,AP-HCS800具有最优异的综合性能,比表面积可达2177 m2 g-1,磷掺杂量为0.6 at.%,1Ag-1电流密度下比电容为288 Fg-1,经反复循环充放电5000次后比电容值仍能保持88.9%,具备优异的电容性能。