N-P-Si共摻雜碳納米纖維超級(jí)電容器電極材料的研究.pdf

1、電極材料作為電容器發(fā)展的關(guān)鍵所在，其性能決定了整體器件的性能，目前商品化超級(jí)電容器主要集中在c/c電極的開(kāi)發(fā)上，針對(duì)碳材料主要是表面靜電吸附儲(chǔ)能，它具有功率密度高，循環(huán)穩(wěn)定性好，可靠性高，倍率性能好。缺點(diǎn)能量密度比較低。導(dǎo)致其實(shí)際應(yīng)用受限。
　　工作是基于磷摻雜聚丙烯腈碳無(wú)孔碳納米纖維的基礎(chǔ)上，分別通過(guò)造孔提高材料的比表面積增加雙電層電容。以及通過(guò)硅摻雜提高材料表面的法拉第氧化還原反應(yīng)來(lái)提高材料的贗電容，從而提高材料的比容量。為了

2、避免造孔對(duì)于元素?fù)诫s碳材料的影響，集中制備了無(wú)孔或者說(shuō)孔含量低的碳納米纖維來(lái)研究每種元素?fù)诫s對(duì)碳材料的電容特性影響機(jī)理，并且探究了硅磷兩種元素同時(shí)摻雜的協(xié)同效應(yīng)。
　　(1)采用靜電紡絲的方法制備了含有不同TEOS含量的聚丙烯腈納米纖維，碳化后制得N/P/Si共摻雜碳納米纖維。通過(guò)SEM，XPS液氮等溫吸附等表征方法。分析了N/P/Si共摻雜碳納米纖維的形貌、比表面積、元素分布以及元素價(jià)態(tài)并比較他們電化學(xué)性能，篩選出最佳性能的電極

3、材料。研究發(fā)現(xiàn)，TEOS摻雜量在5％一下，對(duì)N/P/Si共摻雜碳納米纖維的比表面積影響很小，屬于孔含量很低的無(wú)孔碳納米纖維。磷摻雜可以和硅摻雜可以協(xié)同提高聚丙烯腈碳納米纖維的電容特性。TEOS最佳含量為5％時(shí)，N/P/Si共摻雜碳納米纖維具有最佳的容量特性和倍率特性。
　　(2)采用原位模板法制備N/P共摻雜多孔碳納米纖維。將硅的前驅(qū)體TEOS加入到含有磷酸的PAN紡絲液中，通過(guò)碳化后氫氧化鈉刻蝕，得到N/P共摻雜多孔碳納米纖維。