硼掺杂有序介孔炭自组装机理及电性能研究

来源 :华东理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hua50776007
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硼掺杂有序介孔炭(B-OMCs)由于具有很好的化学反应活性、水热稳定性和电化学性能,被广泛应用于能量储存,电化学等领域。然而,随着B-OMCs的硼含量的增多,造成其有序度和比表面积等结构参数下降,使其在很多应用领域受到限制,尤其在超级电容器(EDLC)领域。本论文采用溶剂挥发诱导自组装法(EISA),制备了B-OMCs,通过研究硼改性酚醛树脂(BPF)前驱体、溶剂、添加剂氯化钠(NaCl)、盐酸(HCl)、正硅酸四乙酯(TEOS)对自组装过程的影响,较为全面的了解了自组装过程介观结构形成的过程及机理。最终获得了高硼含量、高比表面积具有很好有序性的B-OMCs,并对制备的B-OMCs电性能进行研究。主要结果如下:  (1)硼以化学键的形式接到B-OMCs炭骨架中。当BPF前驱体/F127模板剂质量比为1时,B-OMCs的比表面积最大,为552.22m2/g。以正丁醇为溶剂所得的B-OMC具有较高的比表面积和孔容,分别662.93m2/g和0.58cm3/g。  (2)在自组装过程加入氯化钠不利于有序B-OMC的形成。当自组装体系pH=4时,所得B-OMC-4的比表面积最大(689.85m2/g),硼含量最高(1.89wt%),有序度最好。TEOS为无机前驱时,得到的B-OMC-T*的比表面积为891.17m2/g,孔径为5.5nm。  (3)以氢氧化钾为电解质时,B-OMCs的CV曲线的偏差较大。当P=12MPa时,工作电极d=0.5cm时,其电化学性能最佳。以硫酸为电解质时,随当P=12MPa时,工作电极直径为0.5cm时,其电化学性能最佳。自组装体系pH=4时,在电流密度为0.2A/g时,其比电容高达200F/g。以TEOS为无机前驱体制备B-OMCs,电流密度为0.5A/g时,其比电容高达222F/g。
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