含磷活性炭作为双电层电容器电极材料的电化学性能.pdf

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1、物理化学学~(WuliHuaxueXuebao1FebruaryActaP．一Chim．Sin．2016，32(2)，481—492481[Article】doi：10．3866／PKU．WHXB201511041、^rⅥ，．whxb．pku．edu．cn含磷活性炭作为双电层电容器电极材料的电化学性能王永芳左宋林(南京林业大学化学工程学院，江苏省生物质绿色燃料与化学品重点实验室，南京210037)摘要：采用磷酸活化和磷酸改性制备了不同种类的含磷活性炭，采用元素分析、X射线光电子能谱(XPS)和氮气吸附等手段分

2、析了活性炭的元素含量、表面化学性质和孔隙结构，采用恒电流充放电、循环伏安和交流阻抗分别考察了活性炭在KOH和HSO电解质溶液中作为超级电容器电极材料的电化学性能，采用自由截距多元线性回归拟合统计分析研究了活性炭电极比电容量的影响因素，应用三电极体系分析了磷元素对活性炭电化学性能的影响机理。研究结果表明，活性炭掺杂的磷引入了赝电容，提高了活性炭电极的比电容量，磷元素含量为5．88％(的活性炭的比电容量在O．1A·g。下达到185F·g～。统计分析结果显示，活性炭的中孔有利于电解质离子向微孔内的扩散。在6mol·

3、LKOH电解质溶液中，孔径在1．10—1．61nm、2．12—2．43nm及3．94—4．37nm范围内是电解质离子在活性炭孔隙内部形成双电层的主要场所；在1mol·L～HSO电解质溶液中，孔径在0．67-0．72nm范围内有利于双电层电容的形成。关键词：活性炭；含磷基团；孔隙结构；赝电容；超级电容器中图分类号：0646ElectrochemicalPropertiesofPhosphorus-ContainingActivatedCarbonElectrodesonElectricalDouble·Laye

4、rCapacitorsWANGYong—FangZUOSong—Lin(JiangsuKeyLaboratoryofBiomass—basedGreenFuelsandChemicaIs,CollegeofChemicalEngineering,NamingForestryUniversity,Nanjing21003LPR．China)Abstract：Differentkindsofphosphorus．containingactivatedcarbonswerepreparedbyphosphorica

5、cidactivationofIignocellulosicprecursorandmodificationwithH3PO4．ElementaIanalysis，X-rayphotoelectronspectroscopy(XPS)，andnitrogenadsorptionwereemployedtoanalyzetheelementalconfent，surfacechemistry．andporestructuresoftheactivatedcarbons．TheelectrochemicaIpro

6、pertiesofthecarbonmaterialswerecharacterizedfortheirapplicationassupercapacitorslnKOHandH2SO4electrolytesusinggalvanostaticcharge／discharge．cyclicvoltammetry,andelectrochemicalimpedancespectroscopicanalyses．AstatisticaIanalysisbyanintercept—freemultipleIine

7、arregressionmethodwasemployedtoinvestigatethefactorsthatinfluencethespecificcapacitanceofactivatedcarbonelectrodes．1naddition。athree．electrodecelIsetupwasusedtoanalyzethecauseofthephosphoruscontributiononcapacitance．Theresultsshowthatphosphorusincreasesthes

8、pecificcapacitanceofactivatedcarbonsbythejntroductionofpseudo．capacitance；theactivatedcarbonwithphosphoruscontentof5．88％(w)exhibitsaspecificcapacitanceof185F·g-’at0．1A·g～．Thestatisticalanalysisshowedth