【摘 要】
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传统化石能源一直以来都是人们赖以生存的“基石”,但是近些年来大量使用传统化石能源给环境污染问题带来了很大的挑战,这也迫使人们开发高性能新型可持续能源储存系统。作为一类特别有应用前景的新型储能器件之一—超级电容器,拥有许许多多独到的优点;相比传统的蓄电池,它的循环使用寿命更加长久,充/放电的速率高,功率密度更加高,而且使用起来还很安全环保等。然而电极材料的制备及其微观结构的调控亦是非常重要;其微观结
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传统化石能源一直以来都是人们赖以生存的“基石”,但是近些年来大量使用传统化石能源给环境污染问题带来了很大的挑战,这也迫使人们开发高性能新型可持续能源储存系统。作为一类特别有应用前景的新型储能器件之一—超级电容器,拥有许许多多独到的优点;相比传统的蓄电池,它的循环使用寿命更加长久,充/放电的速率高,功率密度更加高,而且使用起来还很安全环保等。然而电极材料的制备及其微观结构的调控亦是非常重要;其微观结构的合理设计在很大程度上决定着电容器储能性能的优劣。在我们的工作中主要从碳材料的表面改性和碳基纳米材料杂原子掺杂（氮/氧共掺杂）两方面来开展研究工作,详细的研究内容如下:1.探索了一种低温固相压力促进电极材料改性的方法,该方法可以实现碳材料表面功能化和孔结构的调整。在200℃的密闭高压釜中,只需将草酸与活性炭材料混合即可最终获得草酸改性的碳纳米材料。制备的电极材料的比表面积从初始的1604增至1814m~2g-1;比电容增至187 Fg-1(C初始=100 Fg-1)。经稳定性能循环测试后（5000圈）,其电容保持率仍然能够达到73%(4 Ag-1下进行测试的)。2.利用D-无水葡萄糖/D-果糖作为碳源、三聚氰胺作为氮源和Na HCO3作为致孔剂成功合成了一种用在高性能的电容器中的氮/氧共掺杂碳纳米材料。电极材料的比电容最高可以达到156 Fg-1(6 M KOH电解液三电极体系,1 Ag-1)。采用我们的合成方法可以成功实现整个合成制备工艺过程中的无醛化,为电极材料的制备开辟了一条新型绿色的道路。3.利用双重模板法无醛化制备了氮/氧共掺杂多孔碳纳米片用于超级电容器。我们采用Mg（OH）2和聚醚F127分别作为硬模板和软模板;选用D-无水葡萄糖/三聚氰胺分别来充当碳源/氮源,磷酸氢二钠提供微碱条件下成功无醛化制备了高性能氮/氧共掺杂碳纳米材料;比电容能够达到128 Fg-1(1 Ag-1),测试体系为6 M KOH/三电极体系。在我们的研究工作中,亦发现磷酸氢二钠也是一种良好的聚合反应诱导剂,为电极材料的绿色无醛化生产又进一步拓宽了途径。提供了一种新型绿色环保无醛化合成电极材料的工艺方法,成功实现了电极材料制备过程中无甲醛等有害物质的释放,具有较大的意义。
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