热处理温度对沥青基硼氮共掺杂多孔炭结构与电化学性能的影响

以煤液化沥青质为碳源、硝酸为氮源、硼酸为硼源和造孔剂制备硼氮共掺杂多孔炭,研究了热处理温度对其孔结构和表面性质的影响,测试了产品作为超级电容器电极材料的性能.用X射线衍射（XRD）、拉曼光谱、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、N2吸附、元素分析、电感耦合等离子体发射光谱（ICP-AES）、X射线光电子能谱（XPS）、电化学工作站等对材料的结构、组成及电化学性能进行了表征.结果表明：随着热处理温度的升高,产品的石墨化程度逐渐升高；比表面积、总孔容呈先增加后减小的趋势；氮含量随着热处理温度的升高逐渐降低,而硼含量则随着热处理温度的升高逐渐增加；材料的比电容随着热处理温度的升高先逐渐增加后减小...

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Published in物理化学学报 Vol. 30; no. 6; pp. 1127 - 1133
Main Author 周颖 王道龙 肖南 侯雨辰 邱介山
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 大连理工大学炭素材料研究室，辽宁省能源材料化工重点实验室，精细化工国家重点实验室，辽宁大连116024 2014
Subjects
制备
热处理温度
煤液化沥青质
电化学性能
硼氮共掺杂多孔炭
热处理温度
B/N co-doped porous carbon
Electrochemical performance
煤液化沥青质
Preparation
硼氮共掺杂多孔炭
制备
电化学性能
Heat treatment temperature
Asphaltene from coal liquefaction residue
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ISSN1000-6818
DOI10.3866/PKU.WHXB201404013

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Summary:以煤液化沥青质为碳源、硝酸为氮源、硼酸为硼源和造孔剂制备硼氮共掺杂多孔炭,研究了热处理温度对其孔结构和表面性质的影响,测试了产品作为超级电容器电极材料的性能.用X射线衍射（XRD）、拉曼光谱、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、N2吸附、元素分析、电感耦合等离子体发射光谱（ICP-AES）、X射线光电子能谱（XPS）、电化学工作站等对材料的结构、组成及电化学性能进行了表征.结果表明：随着热处理温度的升高,产品的石墨化程度逐渐升高；比表面积、总孔容呈先增加后减小的趋势；氮含量随着热处理温度的升高逐渐降低,而硼含量则随着热处理温度的升高逐渐增加；材料的比电容随着热处理温度的升高先逐渐增加后减小.其中900＆#176;C热处理的样品比表面积达到1103 m2·g-1,总孔容为0.921 cm3·g-1,氮含量为5.256%（w）,硼含量为1.703%（w）,在6 mol·L-1 KOH电解液中当电流密度为100 mA·g-1时质量比电容为349 F·g-1；而经过1000＆#176;C热处理的样品表现出最好的倍率特性,电流密度从100 mA·g-1增加到10 A·g-1时比电容保持率为75%.
Bibliography:11-1892/06
B/N co-doped porous carbons have been synthesized by heat treatment at different temperatures using asphaltene from coal liquefaction residue as a carbon precursor, nitric acid as a nitrogen source, H3BO3 as a boron source and a pore-forming agent. The influence of the heat treatment temperature on the pore-structure and surface chemical properties was investigated, and the electrochemical performance in relation to the pore-structure and surface chemical properties was discussed. The crystal structure, morphology, pore-structure, composition and electrochemical performance were examined using X-ray diffraction （XRD）, Raman spectroscopy, scanning electron microscopy （SEM）, transmission electron microscopy （TEM）, nitrogen adsorption, element analysis, inductively coupled plasma-atomic emission spectroscopy （ICP-AES）, X-ray photoelectron spectroscopy （XPS）, and an electrochemical workstation. The results of these analyses indicated that the crystal structure, pore-structure and surface properties were
ISSN:1000-6818
DOI:10.3866/PKU.WHXB201404013