基于锌-MOF 衍生自掺杂氮多孔炭在超级电容器中的研究_第1页
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文档简介

背景介绍传统化石能源过度消耗和气候加速恶化的能源危机迫使人类寻找可替代的再生能源。因此，超级电容器作为高效的储能装置在混合动力电动汽车、便携式电子产品和通信设备领域的能量存储越来越受到关注。多孔炭材料作为超级电容器的电极材料，以不同的同素异形体和微观结构存在，是一种非常有吸引力的材料。金属有机骨架(MOF)

是一种由中心金属离子和有机配体通过强配位键组成的多孔材料。在超级电容器领域以MOF

为前驱体制备多孔炭显示出非凡潜力。本文以水热法制备锌-MOF，并将其作为前驱体制备形貌可控的自掺杂氮多孔炭ZBTC-T，探讨温度对自掺杂氮多孔炭的影响，并对其结构和电化学性能进行表征测试。为以后开发不同结构的锌-MOF制备高性能自掺杂氮多孔炭提供实验数据。文章亮点1.

通过简单的水热法工艺制备锌-MOF

并调节炭化温度得到自掺杂氮多孔炭ZBTC-T；2.

说明了自掺杂氮多孔ZBTC-T

的微观结构和宏观性能之间的关系；3.

自掺杂氮多孔炭ZBTC-T

结合了金属和炭的优势以及保留锌-MOF

中的氮原子，从而展现出优异的电化学性能，突出良好的倍率性能优势并在高性能方面表现出广阔的应用前景。内容简介1

实验部分1.1

主要仪器与试剂1.2

实验步骤1.2.1

锌-MOF的制备1.2.2

自掺杂氮多孔炭ZBTC-T的制备1.3

工作电极制备按m（自掺杂氮多孔炭ZBTC-T）：m（炭黑）：m（聚四氟乙烯）=8.5：1：0.5称取总量约3mg药品，用无水乙醇混合均匀涂抹于1×1cm2泡沫镍上，并在80℃下真空干燥24h，15MPa下压片约1.5min。1.4

电化学性能测试采用三电极体系，通过电化学测试包括循环伏安(CV)、恒电流充放电(GCD)和交流阻抗(EIS)测试电化学性能，其中自掺杂氮多孔炭电极作为工作电极、1.5cm2铂片电极作为对电极、饱和甘汞电极(SCE)作为参比电极，以6mol/L的KOH溶液作为电解液。2

结果与讨论2.1

自掺杂氮多孔炭ZBTC-T的SEM和TEM分析2.2

自掺杂氮多孔炭ZBTC-T的XRD和Raman分析2.3

自掺杂氮多孔炭ZBTC-T的BET分析2.4

自掺杂氮多孔炭ZBTC-850的XPS分析2.5

自掺杂氮多孔炭ZBTC-T的GCD曲线及比电容分析2.6

自掺杂氮多孔炭ZBTC-T的CV曲线和EIS曲线的分析2.7

自掺杂氮多孔炭ZBTC-850的电化学性能分析3

结论本文通过水热法制备锌-MOF，并将其作为前驱体炭化制备了自掺杂氮多孔炭ZBTC-T，其中ZBTC-850具有735.42m2/g的比表面积，微孔、介孔和大孔共存的氮、氧自掺杂三维网状结构，含氮量为7.98%，比电容高达212.9F/g，表明自掺杂氮多孔炭ZBTC-850是具有高性能的先进电极材料。锌-MOF作为

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