富氮多孔纳米炭纤维的制备及其用作超级电容器电极材料.pdf

第30卷 第4期 新 型 炭 材 料 Vol.30 No.4 2015年8月 NEW CARBON MATERIALS Aug. 2015 文章编号: 1007-8827(2015)04-0295-07 富氮多孔纳米炭纤维的制备及其用作超级电容器电极材料 1 1 1 2 2 马 昌 , 史景利 , 李亚娟 , 宋 燕 , 刘 朗 (1.天津工业大学 材料科学与工程学院,天津 300387; 2.中国科学院山西煤炭化学研究所 中国科学院炭材料重点实验室 ,山西 太原 030001) 摘 要: 以商业聚酰亚胺树脂为前驱体,经过静电纺丝和一步炭化制备出富含氮原子的纳米炭纤维,采用扫描电镜、低温氮 吸附和XPS等手段对纳米炭纤维的结构进行表征,考察不同炭化温度下纳米炭纤维的孔结构与表面含氮官能团的演变。 结 果显示,所得聚酰亚胺纤维经过一步高温处理便可得到微孔发达且富含氮原子的纳米炭纤维。 随着炭化温度的升高,纳米炭 2 纤维的比表面积与氮含量均逐渐降低。 700 ℃炭化得到的纳米炭纤维的比表面积达到447 m / g、纤维平均直径为234 nm、表 面氮含量达到4.1%。 将所得纳米炭纤维直接用作超级电容器电极,采用循环伏安法、恒流充放电和交流阻抗对其电化学性 能进行考察。 所得富氮纳米炭纤维表现出优异的电容量和表面电化学活性,其比电容达到214 F/ g,单位比表面的电容量达 到0.57 F/ m 。2 关键词: 富氮;电容器;纳米炭纤维;多孔炭 + 中图分类号: TQ127.1 1 文献标识码: A 收稿日期:2014-12-30; 修回日期:2015-07-05 基金项目:山西省自然科学基金 (2012011219-3). 通讯作者:史景利.E-mail:shijingli1963@163.com;宋 燕.E-mail:songyan1026@126.com 作者简介:马 昌,博士,讲师. E-mail:fdoy lt54@163.com Preparation of nitrogen-enriched porous carbon nanofibers and their electrochemical performance as electrode materials of supercapacitors 1 1 1 2 2 MA Chang , SHI Jing-li , LI Ya-juan , SONG Yan , LIU Lang (1. School of Materials Science and Engineering,Tianjin Polytechnic University,Tianjin 300387,China; 2. Key Laboratory of CarbonMaterials,Institute of Coal Chemistry,ChineseAcademy of Sciences,Taiyuan 030001,China) Abstract: Nitrogen-enriched porous carbon nanofiberswere prepared from a commercial polyimide resin by electrospinning,fol-