双离子液体基多孔炭的制备与电化学性能

• 作者: 何鸣元 吴海虹 程时富 胡皓 陈必华 高国华
• 来源期刊: 高等学校化学学报
• 学科: 化学
• 关键词: 离子液体 一步炭化 氮、磷、硫共掺杂 比电容 保持率
• 年，卷（期）: 2020,（5）
• 所属期刊栏目: 物理化学
• 页码范围: 1048-1057
• 页数: 10页
• 分类号: O646
• 字数: 5859字
• 语种: 中文
• DOI: 10.7503/cjcu20190703

摘要

以质子型离子液体1-氢-3-乙烯基咪唑硫酸氢盐(HVImHSO4)为主炭源,以1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐(BMImPF6)为助剂,在氮气气氛、1000℃下一步炭化得到氮、磷、硫共掺杂多孔炭.通过N2 吸附-脱附、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、热重分析(TGA)和X射线光电子能谱(XPS)等技术对多孔炭进行了分析表征.结果表明,多孔炭的孔结构以微孔为主,最高比表面积可达1111 m2/g,其微晶结构中无定形碳和石墨化碳并存;多孔炭中的氮主要以季氮(N-Q)、吡咯氮(N-5)和吡啶氮(N-6)的形式存在,磷以磷-氧(N-O-P)键合形式为主,硫主要以噻吩硫(C-S-C)为主.在6 mol/L KOH溶液、三电极体系中,多孔炭在0.5 A/g电流密度下的比电容为138 F/g;在10 A/g电流密度下的比电容为100 F/g;在2 A/g电流密度下循环充放电10000次,其比电容保持率为95.8％,显示出良好的电化学性能.