本项目利用高压静电纺丝技术,将复合致孔剂(无机分子如NH4Cl、含羟基水溶型高分子聚乙烯醇或聚乙二醇)引入三聚氰胺树脂纺丝水溶液中,通过简单的碳化-调孔同步工艺,实现开放式分级孔结构、高异原子含量的新型纳米碳纤维膜在泡沫镍集流体上的可控制备,并直接用于超级电容器组装,致力于研发新型高性能纳米碳电极材料及其器件。复合致孔剂的引入实现在碳化过程中分级孔结构的调控,尤其是与电解质离子尺寸相匹配的微孔调控,并有利于异原子的保持。利用热重-红外(或质谱)联用技术和氮气吸附-脱附等手段,深入揭示复合致孔剂的种类及用量、纺丝及碳化-调孔工艺条件等对纳米碳材料的纤维形貌、分级孔结构、异原子存在形式及含量等的影响规律。详细研究不同纳米碳纤维及其器件的超级电容性能,并结合电解质离子尺寸和类型重点分析开放式分级孔结构和活性异原子对其超级电容性能提高的机制。本研究为提高纳米碳电极材料的电化学性能提供新思路。
英文主题词Electrospinning;Melamine resin;Heteroatom-incorporated carbon nanofiber films;Open hierarchical pore structure;Supercapacitors