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杂元素掺杂是提高碳基电极材料比容量的一种简单、高效的方法。氮掺杂碳材料以其优异的电化学性能获得了广泛研究。磷掺杂碳材料在水性电解液中表现出高比容量和宽电化学窗口。因此,氮/磷共掺杂碳材料用于超级电容器电极材料的研究将获得越来越多的关注。氮掺杂提高碳材料比容量的机理已经明确,但是磷掺杂提高碳材料比容量的机理尚不清楚,有待于研究。另一方面,多孔碳材料不利于研究磷掺杂的作用机理,因为微孔的容量贡献率难以排除,会严重干扰研究结果。因此,磷掺杂非多孔材料的制备对研究含磷官能团储能机理具有重大意义,而且非多孔碳材料有利于提高电极材料的体积比容量,这对于商业化应用具有重要的意义。综上,本文围绕氮/磷共掺杂碳材料这一主题开展了以下研究：(1)采用溶剂挥发法制备了磷酸/聚丙烯腈多孔复合材料,然后通过预氧化和碳化工艺制备了氮/磷共掺杂多孔碳材料。液氮等温吸附和XPS光电子能谱表征表明,氮/磷共掺杂多孔碳材料的比表面积和杂元素含量依赖于碳化温度。电化学测试表明,碳化温度为800℃制备的氮/磷共掺杂多孔碳材料的电化学性能最佳,在1M H2SO4电解液中其质量比容量和体积比容量分别达到205.7F/g和261F/cm3。这归功于氮、磷官能团的协同作用。(2)采用静电纺丝法制备了不同磷酸含量的聚丙烯腈纳米纤维,然后在800℃温度下碳化制备了不同磷含量的碳纳米纤维。液氮等温吸附测试表明,这种氮/磷共掺杂碳纳米纤维比表面积很小,属于非多孔材料。电化学测试表明,磷含量大约9wt.%的氮/磷共掺杂非多孔碳纳木纤维表现出最好的电容特性,在0.5A/g电流密度下,质量比容量和体积比容量分别高达224.9F/g和265F/cm3,且在30A/g电流密度下比容量仍然达到157F/g。(3)研究了氮/磷共掺杂非多孔碳纳米纤维在不同电解液(1M H2SO4,0.5M Li2SO4,1M Na2S04和0.5M K2SO4)中的电化学行为。研究结果表明,含磷官能团对电解液离子,特别是质子,具有较强的吸附能力,从而极大地增大了碳材料的双电层电容。