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.docxVIP

物理化学学报(WuliHuaxueXuebao)

JuneActaPhys.-Chim.Sin.2014,30(6),1127-11331127

[Article]doi:10.3866/PKU.WHXB201404013

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

周颖王道龙肖南侯雨辰邱介山

(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)

摘要：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)、N?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℃热处理的样品比表面积达到1103m2·g-1,总孔容为0.921cm3·g-1,氮含量为5.256%(w),硼含量为1.703%(w),在6mol·L-1KOH电解液中当电流密度为100mA·g-1时质量比电容为349F·g-1;而经过1000℃热处理的样品表现出最好的倍率特性，电流密度从100mA·g-1增加到10A·g-1时比电容保持率为75%.

关键词：煤液化沥青质；硼氮共掺杂多孔炭；制备；热处理温度；电化学性能中图分类号：0646

InfluenceofHeatTreatmentTemperatureontheStructureand

ElectrochemicalPerformanceofAsphaltene-BasedB/NCo-Doped

PorousCarbons

ZHOUYing*WANGDao-LongXIAONanHOUYu-ChenQIUJie-Shan

(CarbonResearchLaboratory,LiaoningKeyLaboratoryforEnergyMaterialsandChemicalEnginering,StateKeyLaboratoryof

FineChemicals,DalianUniversityofTechnology,Dalian116024,LiaoningProvince,P.R.China)

Abstract:B/Nco-dopedporouscarbonshavebeensynthesizedbyheattreatmentatdifferenttemperaturesusingasphaltenefromcoalliquefactionresidueasacarbonprecursor,nitricacidasanitrogensource,H?BO?asaboronsourceandapore-formingagent.Theinfluenceoftheheattreatmenttemperatureonthepore-structureandsurfacechemicalpropertieswasinvestigated,andtheelectrochemicalperformanceinrelationtothepore-structureandsurfacechemicalpropertieswasdiscussed.Thecrystalstructure,morphology,pore-structure,compositi