N,P共掺杂香蒲基炭气凝胶的制备、表征及其电化学性能

编号 zgly0001743095

文献类型 期刊论文

文献题名 N,P共掺杂香蒲基炭气凝胶的制备、表征及其电化学性能

作者 黄举  孙佳明  张坤  吴振威  李伟  刘守新 

作者单位 东北林业大学生物质材料科学与技术教育部重点实验室  东北林业大学木质新型材料教育部工程研究中心 

母体文献 林产化学与工业 

年卷期 2022,42(4)

页码 1-8

年份 2022 

分类号 TQ35 

关键词 香蒲  炭气凝胶  电化学性能 

文摘内容 以香蒲花序为原料,NH_(4)H_(2)PO_(4)为掺杂剂,经酸性NaClO_(2)预处理、超声波细胞破碎处理、冷冻干燥、高温炭化制备N、P共掺杂香蒲基炭气凝胶(NPCA)。采用SEM、N_(2)吸附/脱附、XRD、XPS对NPCA的形貌、孔隙结构、晶相结构、表面化学组成进行表征,系统研究了掺杂量和炭化温度对NPCA电化学性能的影响。研究结果表明:NPCA是由无定形炭组成的三维网状立体结构;NPCA表面氮元素以吡啶氮(N-6)、吡咯氮(N-5)、石墨化氮(N-Q)和氧化氮(N-X)的形式存在,磷元素以P—O和P—C的形式存在。NH_(4)H_(2)PO_(4)的掺杂量和炭化温度影响NPCA的孔隙结构及表面化学结构。NPAC的较佳制备条件为:香蒲纤维素与NH_(4)H_(2)PO_(4)的质量比为1∶2,炭化温度800℃。此条件下制备的NPAC-2-800具有丰富的孔隙结构和表面官能团,比表面积为599.88 m^(2)/g,总孔容积为0.27 cm^(3)/g,微孔容积为0.20 cm^(3)/g,平均孔径为3.69 nm,并且NPCA的N、P质量分数分别为5.69%和5.12%。电化学性能测试结果表明:在6 mol/L KOH溶液、三电极体系中,在1 A/g的电流密度下NPCA-2-800的比电容为249 F/g,比未掺杂NH_(4)H_(2)PO_(4)样品的比电容(106.7 F/g)增加了133.4%,并且具有较好的倍率性能。