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近几年随着电动汽车的广泛使用，超级电容器储能装置的作用愈来愈重要，尤其是在一些需要大功率输出的的装置上。超级电容器的性能优劣取决于电极材料，因此世界各国都非常重视超级电容器电极材料的研究。
本文以脱灰处理后的华亭煤为原料，将苯胺引入其孔隙或表面，并引发苯胺原位聚合制得煤基聚苯胺。再以乙酸镍(或柠檬酸铁)为催化剂前驱体，高温条件下催化裂解煤基聚苯胺制备掺氮多孔炭，同时利用高温催化热解产生的气相碳源，以二茂镍(或二茂铁)为催化剂前驱体，采用气相沉积法制备碳纳米管。将制备的掺氮多孔炭/镍(铁)，通过高锰酸钾氧化转变成掺氮多孔炭/氧化镍(铁)锰。再进行掺碳纳米管处理，最终成功得到掺氮多孔炭/氧化镍(铁)锰/碳纳米管复合材料。通过SEM，TEM，XRD，XPS，FTIR，Raman，氮吸附分析等测试手段表征其结构，然后测试电极材料的电化学性能。取得结果如下：
(1)以乙酸镍或柠檬酸铁为催化剂前驱体，高温催化裂解煤基聚苯胺，制备的掺氮多孔炭大部分以无定形结构存在，少量以类石墨化结构存在，多孔炭被成功地掺入了N。N主要以吡啶型氮、吡咯型氮或石墨化氮的状态存在。掺氮多孔炭/镍中，掺N量为2.63wt%，多孔炭收率为32.16%，它以介孔为主，BET比表面积为801.59 m2/g，BJH平均孔径为4.40 nm。掺氮多孔炭/铁中，掺N量为2.63wt%，多孔炭收率为19.69%，它以介孔为主，BET比表面积为1087.42 m2/g，BJH平均孔径为8.11 nm。
(2)掺氮多孔炭/氧化镍锰中，氧化镍锰主要以NiO的化学状态存在，伴生有NiMn2O4和α-MnO2；并以纳米片的形态附着在多孔炭表面或插入在孔隙中。制备的掺氮多孔炭/氧化镍锰的比电容为384.7 F/g(1 A/g)，掺氮多孔炭/氧化镍锰/碳纳米管的比电容为478.6 F/g(1 A/g)，后者在5A/g的大电流密度下经过500次充放电后比电容保持率为81.16%，掺入碳纳米管后电导率提高了近两倍。掺氮多孔炭/氧化铁锰中，氧化铁锰中铁主要以Fe2O3、Fe3O4的化学状态存在，锰主要以Mn2O3、Mn3O4的化学状态存在，伴生有Fe3C；并以纳米片的形态附着在多孔炭表面或插入在孔隙中。制备的掺氮多孔炭/氧化铁锰的比电容为414.8 F/g(1 A/g)，掺氮多孔炭/氧化铁锰/碳纳米管的比电容为503.4 F/g(1 A/g)，后者在5 A/g的大电流密度下经过500次充放电后比电容保持率为88.04%，掺入碳纳米管后电导率提高了近四倍。
(3)以二茂镍为催化剂前驱体制备的碳管管径在150～400 nm，碳管管径大多在60 nm左右，壁厚在10 nm左右，未纯化的碳管总收率为2.01 g/1.00 g二茂镍/16.00 g煤基聚苯胺。以二茂铁为催化剂前驱体制备的碳管纯化后管径分布在23～128 nm之间，且以35 nm～75 nm之间的碳管居多，壁厚在5 nm～40 nm左右，未纯化的碳管总收率为2.82g/1.00 g二茂铁/5.00 g煤基聚苯胺，纯化后的碳管总收率为1.06 g/1.00 g二茂铁/5.00 g煤基聚苯胺。
本文以脱灰处理后的华亭煤为原料，将苯胺引入其孔隙或表面，并引发苯胺原位聚合制得煤基聚苯胺。再以乙酸镍(或柠檬酸铁)为催化剂前驱体，高温条件下催化裂解煤基聚苯胺制备掺氮多孔炭，同时利用高温催化热解产生的气相碳源，以二茂镍(或二茂铁)为催化剂前驱体，采用气相沉积法制备碳纳米管。将制备的掺氮多孔炭/镍(铁)，通过高锰酸钾氧化转变成掺氮多孔炭/氧化镍(铁)锰。再进行掺碳纳米管处理，最终成功得到掺氮多孔炭/氧化镍(铁)锰/碳纳米管复合材料。通过SEM，TEM，XRD，XPS，FTIR，Raman，氮吸附分析等测试手段表征其结构，然后测试电极材料的电化学性能。取得结果如下：
(1)以乙酸镍或柠檬酸铁为催化剂前驱体，高温催化裂解煤基聚苯胺，制备的掺氮多孔炭大部分以无定形结构存在，少量以类石墨化结构存在，多孔炭被成功地掺入了N。N主要以吡啶型氮、吡咯型氮或石墨化氮的状态存在。掺氮多孔炭/镍中，掺N量为2.63wt%，多孔炭收率为32.16%，它以介孔为主，BET比表面积为801.59 m2/g，BJH平均孔径为4.40 nm。掺氮多孔炭/铁中，掺N量为2.63wt%，多孔炭收率为19.69%，它以介孔为主，BET比表面积为1087.42 m2/g，BJH平均孔径为8.11 nm。
(2)掺氮多孔炭/氧化镍锰中，氧化镍锰主要以NiO的化学状态存在，伴生有NiMn2O4和α-MnO2；并以纳米片的形态附着在多孔炭表面或插入在孔隙中。制备的掺氮多孔炭/氧化镍锰的比电容为384.7 F/g(1 A/g)，掺氮多孔炭/氧化镍锰/碳纳米管的比电容为478.6 F/g(1 A/g)，后者在5A/g的大电流密度下经过500次充放电后比电容保持率为81.16%，掺入碳纳米管后电导率提高了近两倍。掺氮多孔炭/氧化铁锰中，氧化铁锰中铁主要以Fe2O3、Fe3O4的化学状态存在，锰主要以Mn2O3、Mn3O4的化学状态存在，伴生有Fe3C；并以纳米片的形态附着在多孔炭表面或插入在孔隙中。制备的掺氮多孔炭/氧化铁锰的比电容为414.8 F/g(1 A/g)，掺氮多孔炭/氧化铁锰/碳纳米管的比电容为503.4 F/g(1 A/g)，后者在5 A/g的大电流密度下经过500次充放电后比电容保持率为88.04%，掺入碳纳米管后电导率提高了近四倍。
(3)以二茂镍为催化剂前驱体制备的碳管管径在150～400 nm，碳管管径大多在60 nm左右，壁厚在10 nm左右，未纯化的碳管总收率为2.01 g/1.00 g二茂镍/16.00 g煤基聚苯胺。以二茂铁为催化剂前驱体制备的碳管纯化后管径分布在23～128 nm之间，且以35 nm～75 nm之间的碳管居多，壁厚在5 nm～40 nm左右，未纯化的碳管总收率为2.82g/1.00 g二茂铁/5.00 g煤基聚苯胺，纯化后的碳管总收率为1.06 g/1.00 g二茂铁/5.00 g煤基聚苯胺。