酸功能化碳纳米管对多孔碳材料储能活性及稳定性的增强作用-应用化学.pdf

第３０卷 第９期 应 用 化 学 Ｖｏｌ．３０Ｉｓｓ．９ ２０１３年９月 　　　　　　　ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＡＰＰＬＩＥＤＣＨＥＭＩＳＴＲＹ　　　　　　　 Ｓｅｐ．２０１３ 酸功能化碳纳米管对多孔碳材料储能活性及 稳定性的增强作用 ａ ｂ ｂ ａ 付　昱　孙　立　田春贵 　林海波 ａ ｂ （吉林大学化学学院　长春 １３００１２；黑龙江大学功能无机材料化学教育部重点实验室　哈尔滨 １５００８０） 摘　要　采用球磨法将酸功能化碳纳米管（ＡＭＷＣＮＴｓ）与环糊精均匀混合。酸功能化有利于增强碳管和环糊 精间的相互作用，从而使二者形成均匀、有效的复合。在Ｎ气保护下碳化并经后续的ＺｎＣｌ活化处理，最终获 ２ ２ 得酸功能化碳纳米管／多孔碳（ＰＣ）复合体材料。采用透射电子显微镜、Ｘ射线衍射和拉曼光谱等方法对材料 结构进行了表征。结果表明，碳纳米管在多孔碳骨架内均匀分布，并且复合体同时具有较高的比表面积和良 好的导电性。循环伏安及恒流充放电等电化学测试表明，由于二者的协同作用及碳纳米管在多孔碳骨架内均 匀、有效的复合，材料具有较好的电化学储能性能和良好的电化学稳定性。电流密度为 ０５Ａ／ｇ时， ＡＭＷＣＮＴｓ／ＰＣ１２４（其中１２代表 环糊精和ＡＭＷＣＮＴｓ的质量比，４代表酸化碳纳米管／环糊精碳与氯化 β β 锌的质量比）复合材料的质量比电容为１５６Ｆ／ｇ，远远高于ＡＭＷＣＮＴｓ（４３Ｆ／ｇ）和ＰＣ４（８７Ｆ／ｇ）。经５０００次循 环后，电极比电容无明显衰减，而且每次恒流充放电的库仑效率均大于９９９％，说明复合材料具有良好的稳 定性，是非常有前景的超级电容器电极材料。 关键词　酸功能化碳纳米管，多孔碳，电化学能量存储 中图分类号：Ｏ６４１　　　　　文献标识码：Ａ　　　　　文章编号：１００００５１８（２０１３）０９１０６５０８ ＤＯＩ：１０．３７２４／ＳＰ．Ｊ．１０９５．２０１３．３０１７５ ［１４］ 超级电容器又称为电化学电容器，是介于传统电容器与二次电池之间的一种新型储能器件 。与 传统的电容器相比，超级电容器具有更高的比电容和比能量，更宽的工作温度范围和极长的使用寿命； 与二次电池相比，它具有充电时间短、充电效率高、循环使用寿命长、无记忆效应及对环境无污染等特 点［５７］ ［８］ 。因此，超级电容器在微电子器件、工业设备和电动车混合电源等领域均得到了广泛的应用 。 当前对超级电容器的研究重点之一是寻找更为理想的电极材料以提高电化学储能性能。目前，常见的 ［９１１］ 材料主要有双电层碳材料和赝电容材料（赝电材料通常为过渡金属氧化物和导电聚合物） 。其中双 ［１２］ 电层碳材料具有较宽的电位窗口、高的循环稳定性和成本低等优势，受到广大学者的关注 。开发优 ［１３］ 异性能的超级容器要求碳电极材料具备大的比表面积、高的导电性以及好的电化学稳定性 。但常用 的活性炭材料主要以微孔