硝酸氧化改性SBA-15 模板合成的中孔炭电容性能研究
来源期刊：新型炭材料2007年第4期
论文作者：王大伟 刘敏 李峰 成会明
关键词：中孔炭; 表面官能团; 电化学性能; Mesoporous carbon; Surface oxygen functional groups; Electrochemical properties;
摘 要：采用有序中孔氧化硅SBA-15为模板,合成了具有高效能量存储的超级电容器电极材料--有序中孔炭材料;以硝酸为氧化剂,分别在26 ℃、50 ℃、70 ℃和100 ℃下对中孔炭进行了表面官能化处理.结合氮气等温吸附、X射线光电子能谱和热分析方法研究了氧化前后中孔炭孔结构和表面官能团的演化.结果表明:随着氧化温度的升高,比表面积和中孔含量减少,而表面官能团含量增加.电化学测试显示:原始中孔炭的能量密度为3.5 Wh/kg,100 ℃氧化的中孔炭具有最高的能量密度(5.7 Wh/kg).表明硝酸官能化处理可将中孔炭材料应用范围拓展到高能量密度领域.同时初始中孔炭的功率密度为2 015 W/kg,70 ℃氧化的中孔炭具有最高的功率密度(3 125 W/kg).研究表明能量密度的改善得益于表面官能化对双电层电荷密度的提高和引入了法拉第赝电容反应;而功率密度的提高来自亲水性的官能化炭表面所具有的低离子扩散阻力.
王大伟1，刘敏1，李峰1，成会明1
(1.中国科学院金属研究所,沈阳材料科学国家(联合)实验室,辽宁,沈阳,110016)
摘要:采用有序中孔氧化硅SBA-15为模板,合成了具有高效能量存储的超级电容器电极材料--有序中孔炭材料;以硝酸为氧化剂,分别在26 ℃、50 ℃、70 ℃和100 ℃下对中孔炭进行了表面官能化处理.结合氮气等温吸附、X射线光电子能谱和热分析方法研究了氧化前后中孔炭孔结构和表面官能团的演化.结果表明:随着氧化温度的升高,比表面积和中孔含量减少,而表面官能团含量增加.电化学测试显示:原始中孔炭的能量密度为3.5 Wh/kg,100 ℃氧化的中孔炭具有最高的能量密度(5.7 Wh/kg).表明硝酸官能化处理可将中孔炭材料应用范围拓展到高能量密度领域.同时初始中孔炭的功率密度为2 015 W/kg,70 ℃氧化的中孔炭具有最高的功率密度(3 125 W/kg).研究表明能量密度的改善得益于表面官能化对双电层电荷密度的提高和引入了法拉第赝电容反应;而功率密度的提高来自亲水性的官能化炭表面所具有的低离子扩散阻力.
关键词:中孔炭; 表面官能团; 电化学性能; Mesoporous carbon; Surface oxygen functional groups; Electrochemical properties;
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