化学发泡耦合KOH活化制备氮掺杂沥青基多孔炭及其电化学性能

以煤焦油沥青为炭前驱体,硫酸铵为发泡剂和氮源,KOH为活化剂,采用化学发泡耦合KOH活化制备氮掺杂三维结构多孔炭,通过调节碱炭比实现调控煤焦油沥青基多孔炭的微观结构和杂原子含量,研究了碱炭比和杂原子含量对多孔炭性能的影响。通过SEM、XPS、N2吸脱附等表征材料的结构和组成,采用恒流充放电、循环伏安、交流阻抗测试手段评估材料的电化学性能。结果表明化学发泡耦合KOH活化不仅优化了内部孔隙形成层次孔结构并在碳骨架中掺杂适量杂原子,双重作用下有效提高了多孔炭的电化学性能。优化后的NPC-2显示较高的比表面积(1636m2/g)、丰富的氮元素(5.27%)和相互交联的氮掺杂炭骨架。在三电极体系中,NPC-2电极材料获得较高的质量比电容,在电流密度为0.5A/g时,其质量比电容为374.2F/g;当电流密度高达100A/g时,其质量比电容仍可达249.5F/g,电容保持率可达66.7%,表现出优异的电化学性能。这种优异性能源于其发达的三维分级孔隙结构、较高的氮含量和优良的炭导电网络。

晋展展(1997—),男,河南焦作人,硕士研究生。E-mail:jinchuyan97@163.com

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晋展展,贺贺,施凤,等.化学发泡耦合 KOH 活化制备氮掺杂沥青基多孔炭及其电化学性能[J].洁净煤技术,2023,29(8):65-72.

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