硝酸氧化对沥青烯基有序介孔炭电化学性能影响.pdfVIP

第26卷第3期 新型炭材料 V01．26No．3 2011年6月 NEWCARBONMATEIUALS Jun．201l 1)03-0204477 文章编号：1007．8827(201 硝酸氧化对沥青烯基有序介孔炭电化学性能的影响 王六平1， 周 颖1， 邱介山1’2 (1．大连理工大学化工学院炭素材料研究室大连理t大学精细化j二国家重点实验室，辽宁大连116024； 2．大连理工大学辽宁省微纳米技术及系统重点实验室，辽宁大连116024) 摘要： 采用硝酸对沥青烯基有序介孔炭(Orderedmesoporouscarbon，OMC)进行氧化处理，在硝酸浓度为 5mol／L、40℃一100℃下，考察了氧化温度对沥青烯基OMC的孔结构和电化学性能的影响，讨论了不同表面化学 氛围的OMC孔道内电解液离子的传输过程。OMC的结构表征和性能测试采用XRD、物理吸附仪和电化学工作 站等技术。结果表明：适度的硝酸氧化处理可以有效地改善OMC的电化学性能，低温氧化处理在化学改性OMC 表面的同时，仍能保持其规则的孑L道结构，比表面积和孔容基本不变；60℃氧化处理时，OMC表现出良好的双电层 电化学行为和频率响应特性，电容器可以保持较快的充放电速率，时间常数约为6S；在5mV·S-1的扫描速率下其质 量比电容值和能量密度分别为138F·g。和3．9Wh·kg一，较改性前分别提高了57％和63％。 关键词：沥青烯；有序介孔炭；氧化；电容器 中图分类号：TQl27．1+1 文献标识码： A 1 前言 能量密度的影响规律，关于电解液离子在表面氧化 处理后炭电极材料中的动力学研究甚少。周颖 超级电容器由于具有较高的充放电效率，快速 等¨¨21利用煤炭直接液化副产物沥青质为原料，通 充放电能力和良好的循环寿命等特点，被广泛地用 过模板法成功制备出具有规则孔道结构的炭材料， 于数字通讯设备，电动汽车等领域…。目前，超级 为煤液化副产物制备新型炭材料做了有益的探索。 电容器电极材料主要分为炭材料、金属氧化物和导 沥青质基OMC作为超级电容器用电极材料表现出 电聚合物三大类旧J，炭材料因其低廉的价格和良好 良好的导电性、循环寿命和倍率特性，但比电容和能 的稳定性成为超级电容器电极材料的首选13训。有 量密度仍有待改善。 序介孔炭(Ordered carbon，OMC)材料 mesoporous 本文主要报道采用硝酸对沥青烯基OMC进行 具有规则的孑L道结构，有利于电解液离子的传输，自 表面氧化处理，通过研究氧化处理对OMC的孔隙 Ryoo等1的开创性工作之后，就一直被认为是一种 结构、比电容、能量密度和频率响应特性等的影响， 良好的电容器电极材料汹·J。但作为电容器电极材 讨论了不同表面化学氛围的OMC孔道内电解液离 料，炭材料相对较低的能量密度限制了其在超级电 子的传输过程。 容器的广泛应用。因此，在保持较好的功率输出特 性的前提下，提高炭材料的能量密度是目前迫切需 2实验 要解决的问题。