煤基氮掺杂峦型孔径分布多孔炭的制备及其电化学性能OA

提升活性炭双电层储能性能的关键在于合理调控多孔炭的孔径分布、进行杂原子掺杂等。本研究以山西烟煤为原料,通过添加不同比例的尿素进行炭化和KOH活化,制备了氮掺杂多级孔结构活性炭(NACs)。采用扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱和X射线光电子能谱(XPS)等表征手段,揭示了尿素作为掺杂剂和造孔助剂,在改善多孔炭形貌、优化孔径分布、构建高比表面积多级孔结构中的重要作用。经由500℃炭化和700℃活化制备得到的NAC-0.5展现出合理的氮含量(0.84%,原子分数)、高比表面积(3698m^(2)/g)和独特的峦型分布多级孔结构,其在三电极体系测试中具有最佳的电化学性能,在1A/g的电流密度下,比电容高达376.72F/g,在20A/g下仍具有288.03F/g的比电容,比容量保持率为76.46%。其组装成对称式超级电容器后,在1A/g电流密度下比电容为315.68F/g,当功率密度为248.67W/kg时,能量密度高达10.84Wh/kg。10A/g下循环充放电10000圈,比电容保持率为90.97%。