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基于羧甲基纤维素钠制备氮掺杂多孔炭及其电容性能研究
  • ISSN号:1000-6818
  • 期刊名称:《物理化学学报》
  • 时间:0
  • 分类:O646[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]合肥工业大学化学工程学院,可控化学与材料化工安徽省重点实验室,合肥230009
  • 相关基金:国家自然科学基金(21101052),安徽省自然科学基金(090414194),中国博士后科学基金(20100480045)和中央高校基本科研业务费专项资金资助
中文摘要:

以羧甲基纤维素钠(NaCMC)为碳源,利用直接炭化工艺(无需进一步活化)制备多孔炭材料:然后,以CO(NH2)2为氮源,形成了氮掺杂多孔炭材料.氮的存在形式包括吡啶N、石墨N和吡咯N.实验结果表明,羧甲基纤维素钠与CO(NH2)2之间的配比可以有效控制氮存在形式、含量、样品的比表面积及孔的结构等.样品的电化学性能测试表明,氮掺杂后多孔炭材料的超电容性能得到了显著提升.以carbon-N-1:20为例,其比表面积可达858m2·g-1,远高于未经氮掺杂carbon-blank的463m2·g-1,其质量比电容则由94.0F·g-1提高到了156.7F·g-1.

英文摘要:

We demonstrate a direct carbonization method to prepare porous carbons as electrode materials without an activation process, using sodium carboxymethyl cellulose (NaCMC) as the carbon source, which are further doped with varying mass ratios of nitrogen. From X-ray photoelectron data, the nitrogen species include pyridinic N, graphitic N, and pyrrolic N. The relative mass ratios of NaCMC and CO(NH2)2 affect the nature of the nitrogen species, dopant dosages as well as specific surface areas and pore structures. The cyclic voltammetry and galvanostatic charge-discharge measurements in 6 mol·L-1 KOH aqueous solutions reveal that the specific surface areas and capacitive performances improve after nitrogen-doping. Taking carbon-N-1:20 as example, its SBET can reach 858 m2·g-1, which is higher than that of carbon-blank (463 m2·g-1) and the corresponding specific capacitance greatly improves from 94.0 to 156.7 F·g-1, respectively. The present carbons are excellent electrode candidates for high-rate electrochemical capacitors.

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期刊信息
  • 《物理化学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:北京大学化学与分子工程学院承办
  • 主编:刘忠范
  • 地址:北京大学化学楼
  • 邮编:100871
  • 邮箱:whxb@pku.edu.cn
  • 电话:010-62751724
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6818
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1892/O6
  • 邮发代号:82-163
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:24781