硼氮掺杂多孔碳电极材料的制备及其储能性能

【目的】制备储能性能优良的混合超级电容器,开发可再生和清洁能源存储技术。【方法】采用多孔碳作为电极材料,对多孔碳掺杂硼(B)、氮(N)等元素,增加多孔碳缺陷数量,改善多孔碳的电化学储能性能;使用乙二胺四乙酸四钠作为碳源,以硼酸铵、硼酸钠与氯化铵作为B、N掺杂源,分别制备B、N共掺杂多孔碳(B-N-多孔碳)、无掺杂多孔碳以及B、N单独掺杂多孔碳(B-多孔碳、N-多孔碳);对制得的多孔碳电极材料进行测试与表征,并进行电化学性能分析,研究多孔碳电极材料的比容量、功率密度和循环稳定性等储能性能;通过温度优化实验确定制备B-N-多孔碳的最优煅烧温度。【结果】B-N-多孔碳的孔类型主要有微孔、中孔、大孔,比表面积为668 m^(2)/g,总孔容为0.9 cm^(3)/g;N、B、C、O元素分布均匀,N、B的质量分数分别为13.12%、3.24%;石墨化程度低,结构无序程度高,缺陷数量大,离子的吸附性能强,充放电性能最佳;拥有最大的比容量和容量保持率;电荷转移内阻最小,循环性能最佳,会产生赝电容行为。【结论】当硼酸铵添加量为20 mmol,煅烧温度为700℃时,制得的B-N-多孔碳具有最好的微观形貌结构与电化学性能。