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电极材料作为电容器发展的关键所在,其性能决定了整体器件的性能,目前商品化超级电容器主要集中在C/C电极的开发上,针对碳材料主要是表面静电吸附储能,它具有功率密度高,循环稳定性好,可靠性高,倍率性能好。缺点能量密度比较低。导致其实际应用受限。我的工作是基于磷掺杂聚丙烯腈碳无孔碳纳米纤维的基础上,分别通过造孔提高材料的比表面积增加双电层电容。以及通过硅掺杂提高材料表面的法拉第氧化还原反应来提高材料的赝电容,从而提高材料的比容量。为了避免造孔对于元素掺杂碳材料的影响,集中制备了无孔或者说孔含量低的碳纳米纤维来研究每种元素掺杂对碳材料的电容特性影响机理,并且探究了硅磷两种元素同时掺杂的协同效应。(1)采用静电纺丝的方法制备了含有不同TEOS含量的聚丙烯腈纳米纤维,碳化后制得N/P/Si共掺杂碳纳米纤维。通过SEM, XPS液氮等温吸附等表征方法。分析了N/P/Si共掺杂碳纳米纤维的形貌、比表面积、元素分布以及元素价态并比较他们电化学性能,筛选出最佳性能的电极材料。研究发现,TEOS掺杂量在5%一下,对N/P/Si共掺杂碳纳米纤维的比表面积影响很小,属于孔含量很低的无孔碳纳米纤维。磷掺杂可以和硅掺杂可以协同提高聚丙烯腈碳纳米纤维的电容特性。TEOS最佳含量为5%时,N/P/Si共掺杂碳纳米纤维具有最佳的容量特性和倍率特性。(2)采用原位模板法制备N/P共掺杂多孔碳纳米纤维。将硅的前驱体TEOS加入到含有磷酸的PAN纺丝液中,通过碳化后氢氧化钠刻蚀,得到N/P共掺杂多孔碳纳米纤维。通过改变TEOS与PAN的比例来控制多孔碳纳米纤维中孔径的大小,电化学测试表明,在1MH2SO4电解液中材料的质量比容量达到了320 F/g,孔的引入导致材料的比容量有了进一步的提高,但是由于孔结构对材料导电性的影响,导致材料的倍率性能变差。