用于高性能双碳锂离子电容器的氮掺杂有序介孔碳的制备及其性能  

Synthesis and properties of symmetrical Li-ion capacitor based on nitrogen-doped ordered mesoporous carbon

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作  者:房海秋 曹林芳 张燕[1,2] 王斌[1,2] FANG Haiqiu;CAO Linfang;ZHANG Yan;WANG Bin(College of Chemistry and Chemical Engineering,China University of Petroleum(East China),Qingdao 266580,China;State Key Lab of Heavy Oil Processing,China University of Petroleum(East China),Qingdao 266580,China)

机构地区:[1]中国石油大学(华东)化学化工学院,山东青岛266580 [2]中国石油大学(华东)重质油全国重点实验室,山东青岛266580

出  处:《中国石油大学学报(自然科学版)》2025年第2期256-264,共9页Journal of China University of Petroleum(Edition of Natural Science)

基  金:国家重点研发计划项目(2023YFB42037);国家自然科学基金项目(22179145,22309206,21975287);山东省自然科学基金项目(ZR2020ZD08);泰山学者项目(tsqn20221117);中央高校基本科研基金项目(27RA2204027)。

摘  要:采用高温氨化法对有序介孔材料(CMK-3)进行氮掺杂,通过调控煅烧温度优化有序介孔材料(NC-T)的电子结构、氮掺杂量及类型。结果表明:煅烧温度为700℃下制备的NC-700获得3.79%的氮掺杂量,包含1.38%的活性吡啶氮及0.96%的吡咯氮;以NC-700作锂离子电容器(LICs)正极材料时,较未掺杂的有序介孔碳材料CMK-3比容量提升了近60%;当将NC-700同时作为正负极材料组装成对称LICs时,可在230 W·kg^(-1)的功率密度下达到225 W·h·kg^(-1)的能量密度。The ordered mesoporous material(CMK-3)was doped with nitrogen by high temperature ammonification.The electronic structure,nitrogen doping amount and type of the ordered mesoporous material(NC-T)were optimized by adjusting the calcination temperature.It is found that the NC-700 prepared at a calcination temperature of 700℃has 3.79%nitrogen doping,comprising 1.38%active pyridine nitrogen and 0.96%pyrrole nitrogen.When NC-700 is used as the LICs cathode material,the specific capacity of CMK-3 is increased by nearly 60%compared with the undoped ordered mesoporous carbon material.When NC-700 is used as both cathode and anode materials to form symmetrical LICs,the energy density of 225 W·h·kg^(-1)can be reached at a power density of 230 W·kg^(-1).

关 键 词:锂离子电容器 有序介孔碳 氮掺杂 

分 类 号:TQ028[化学工程]

 

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