林宇娟


摘 要:本文采用單噴嘴靜電紡絲技術(shù),將聚丙烯腈(PAN)與DMF溶液制備前驅(qū)液,紡成納米纖維,然后對(duì)柔性CNFs進(jìn)行穩(wěn)定化、NH3活化碳化處理,所得樣品柔性良好無(wú)需粘結(jié)劑和導(dǎo)電添加劑直接用作SCs電極。由于其多孔結(jié)構(gòu)和較高的N摻雜水平(10.66%),PCNF-750在1A/g時(shí)的比電容為247.3 F/g。
關(guān)鍵詞:靜電紡絲;碳納米纖維;柔性;高氮含量
1 引言
超級(jí)電容器(SCs)由于其高能量和功率密度以及長(zhǎng)周期壽命已成為有前途的儲(chǔ)能技術(shù)。多孔碳材料是目前應(yīng)用最廣泛的SCs電極材料,通過(guò)靜電紡絲制備的碳納米纖維(CNFs)由于其可控制的比表面積(SSA)、獨(dú)特的一維納米結(jié)構(gòu)、高導(dǎo)電性[1],特別是其無(wú)需粘結(jié)劑和導(dǎo)電添加劑可直接制備成電極的性能,是一種很有前途的SCs候選材料。但其較低SSA和較差水溶液潤(rùn)濕性仍是制約其廣泛應(yīng)用的瓶頸[2]。到目前為止,大量的研究工作都集中在通過(guò)提高CNFs的孔隙率來(lái)改善其電容性能[3]。NH3活化方式簡(jiǎn)單,主要產(chǎn)生微孔,而豐富微孔結(jié)構(gòu)能提供較高SSA,為電解液離子的積聚提供了充足的活性位點(diǎn),從而提高了電荷的存儲(chǔ)密度。
在本文中,我們提出了一種簡(jiǎn)單的方法來(lái)制備CNFs薄膜,NH3活化,提高電化學(xué)性能。我們發(fā)現(xiàn)用NH3活化制備的CNFs具有較高的SSA和氮含量,制備的SCs電極展現(xiàn)了高比電容、良好的倍率容量和良好的循環(huán)性能。
2 實(shí)驗(yàn)部分
2.1 多孔CNFs的制備
以武漢科技大學(xué)提供的PAN為原材料,采用NH3活化的方法制備多孔CNFs。具體實(shí)驗(yàn)步驟如下:稱取8%PAN溶解于N,N-二甲基甲酰胺(DMF),60℃下攪拌12h。靜電紡絲制備納米纖維,真空干燥。……