超级电容器用高性能石油焦基多孔炭的制备及改性

新型炭材料, 2016, 31(3): 343-351. doi: 10.1016/S1872-5805(16)60018-5

超级电容器用高性能石油焦基多孔炭的制备及改性

谭明慧 ^1, , 郑经堂 ^2, , 李朋 ^3, , 椿范立 ^4, , 吴明铂 ^5,

1.中国石油大学(华东)重质油国家重点实验室,山东青岛266580;Department of Applied Chemistry, Graduate School of Engineering, University of Toyama, Gofuku 3190, Toyama 930-8555, Japan

2.中国石油大学(华东)重质油国家重点实验室,山东青岛,266580

3.中国石油大学(华东)重质油国家重点实验室,山东青岛,266580

4.Department of Applied Chemistry, Graduate School of Engineering, University of Toyama, Gofuku 3190, Toyama 930-8555, Japan

5.中国石油大学(华东)重质油国家重点实验室,山东青岛,266580

基金项目: Fundamental Research Funds for the Central Universities (15CX08005A).国家自然科学基金(51172285,51372277,51402192) National Natural Science Foundation of China(51172285,51372277,51402192) 中央高校基本科研业务费专项资金(15CX08005A)

关键词：石油焦 , 多孔炭 , 超级电容器 , 氨水水热改性 , 氮掺杂

Preparation and modification of high performance porous carbons from petroleum coke for use as supercapacitor electrodes

Keywords： Petroleum coke , Porous carbon , Supercapacitors , Ammonia hydrothermal modification , Nitrogen doping

以石油炼制副产品石油焦为原料,采用KOH活化法制备高比面积多孔炭,通过氨水水热处理对多孔炭进行表面渗氮改性.系统考察了KOH/石油焦比例(碱/炭比)对多孔炭孔结构及电化学性能的影响.结果表明多孔炭的比表面积、孔结构和电化学性能可以通过碱/炭比有效地调控.随着碱/炭比的增大,多孔炭的孔道逐渐增大,当碱炭比为3:1时最大比表面积达到2 964 m2·g.1.当碱/炭比为5:1时,多孔炭的比表面积和中孔率分别高达2 842 m2·g-1和67.0％,其在50 mA·g-1电流密度下的比电容达到350 F·g-1.氨水水热处理多孔炭,可以有效地在多孔炭表面引入氮原子,从而提高了多孔炭电极的电化学性能,尤其提高其在高电流密度下的比电容值.KOH活化以及氨水水热处理为制备高性能低成本石油焦基超级电容器电极材料提供了一种简单有效的方法.

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