经磷酸改性后生物质炭纤维材料的超电容性能研究

【作者】 路云舒； 林琳； 孙挺；

【机构】 东北大学理学院；

【摘要】 以日常生活中的向日葵果壳,桃核壳,榛子壳等为原料,通过消解活化处理制备成多种活性炭纤维材料。对以上材料进行了N2吸附测试(DFT)及扫描电镜观测(SEM),发现由向日葵果壳外层制备的活性炭纤维材料的比表面积最大,同时比电容最高:具有1755 m~2/g的高比表面积,平均孔径约为3.2 nm,将其制备的活性炭纤维材料组装为超级电容器,测得比电容为39.85 F/g。随后,对上述材料进行了表面氧、磷元素修饰,经X射线光电子能谱分析(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)测试获得表1(Table 1)可以看出,磷酸浓度越高,在材料表面各价态磷酸根数量越多,比电容也越来越大。我们推测随着磷酸浓度的增加,活化效果越明显,含P官能团越来越多,并且氧化能力越来越强,使得含P官能团由低价态的偏磷酸根向高价态的焦磷酸根转变,而磷的价态越高,电容器的电荷储存和释放能力就越强,使得比电容上升。当磷酸浓度超过10 mol/L的时候,比电容却大幅下降。可能是因为磷酸浓度过高,破坏了碳材料内部的介孔结构,导致整个材料电化学性能下降。更多还原