氮掺杂介孔碳的制备及其电化学超电容性能.pdf

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1、物理化学学报(WuliHuaxueXuebao)l274ActaP．一Chim．Sin．2014，30(7)，1274-1280July[Article]doi：10．3866／PKU．WHXB201405044www．whxb．pku．edu．ca氮掺杂介孑L碳的制备及其电化学超电容性能徐玲玲张小华陈金华(湖南大学化学化X-学院，化学生物传感与计量学国家重点实验室，长沙410082)摘要：通过直接炭化沸石咪唑酯骨架结构材料(ZIF．8)纳米多面体，成功制备了氮掺杂介孔碳(NMCs)．采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、

2、拉曼光谱、X射线光电子能谱(XPS)及比表面和孔隙度分析仪对其微观形貌和结构进行了表征，并对NMCs的电化学超电容性能进行了测试．结果表明：NMCs具有规整的形貌、介孔纳米结构和较大比表面积(2737m·g-1)：由于氮元素掺杂所赋予的优异的表面润湿性和赝电容性能，且介孔结构有利于电解质到达电极活性材料表面，NMCs表现出优异的电化学超电容性能，在1A·g的电流密度下，1．0mol·L～HSO溶液中的比电容值为307F·g～，并具有良好的功率特性：此外，在10A·g的大电流密度下充放电循环5000次后，NMCs的比电容值保持率为96．9％．关键词：介孑L碳：氮掺

3、杂：炭化：电容性能中图分类号：0646SynthesisandElectrochemicalSUperCapacitIVePropertiesofNitrogen—DopedMesoporousCarbonsXULing-LingZHANGXiao-HuaCHENJin-Hua(StateKeyLaboratoryofChemo／BiosensingandChemometrics，CollegeofChemistryandChemicalEngineering,HunanUniversity,Changsha410082，PR．China)Abstract：Ni

4、trogen-dopedmesoporouscarbons(NMCs)weresynthesizedbydirectcarbonizationofzeoliticimidazolateframework-8fZIF-8)nan0polyhedrons．Thesurfacemorphologyandstructurewerecharacterizedbyscanningelectronmicroscopy(SEM)，transmissionelectronmicroscopy(TEM)，X-raydifraction(XRD)，Ramanspectroscopy,

5、X-rayphotoelectronspectroscopy(XPS)，andsurfaceareaandporesizeanalyzer．TheelectrochemicalsupercapacitivepropertiesoftheNMCswerealsoinvestigated．TheresultsshowedthattheNMCshadaunif0rmmorphology,mesoporousnanostructure，andhighsurfacearea(2737m‘g。’)．Ontheotherhand，basedontheexcellentsurf

6、acewettability,pseudocapacitivebehaviorandelectrolyteaccessibilityresultedfromN—dopingandthemesoporousstructure，theNMCsexhibitedexcellentelectrochemicalsupercaDacitiveproperties：ahighspecificcapacitance(307F‘gin1．0mol。L～H2SO4solution，at1A。g-1)，goodpowercharacteristics，andsatisfactory

7、stability(thecapacitanceretainedratiowas96．9％after5000cyclesevenatahighcurrentdensityof10A·g1．KeyWords：Mesoporouscarbon；Nitrogendoping；Carbonization；Capacitiveproperty1lntroduction(SOs)alsocalledelectrochemicalsupercapacitors(ESCs)orul—Withtheincreasingpowerrequirements，supercapacito

8、rstracapacit