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作者：袁超;叶彦;杨春燕;田国亮;李婉晴;秦志宏;杨小芹;
单位：炼焦煤智慧评价与高效利用山西省重点实验室;山西焦煤集团有限责任公司炼焦煤清洁利用实验室分公司;中国矿业大学化工学院;
摘要：煤炭由于其高碳含量、缩合芳香结构及显著的经济性，作为生产电容炭的前驱体具有独特优势。通过对山西炼焦煤进行溶剂萃取得到煤基重质组（HC）作为碳源，KOH为活化剂制备多孔炭材料（AHC），再用氨水对其进行特定条件的水热改性，得到了一种具有高倍率性能和高循环稳定性的氮掺杂多孔炭。通过SEM、FTIR、XPS、Raman及N_2吸附等表征分析，研究了不同氨水添加量下多孔炭的微观形貌、孔结构、表面化学性质等对其电化学性能的影响。结果发现：改性后多孔炭表面形貌和孔结构都有所改善，当氨水添加量为8 mL时，所得改性多孔炭AHC-N8呈现明显的蠕虫状纳米裂隙孔结构，中孔占比增大，且表面氮原子数分数由水热改性前的0.66%增至2.83%。该多孔炭电极材料在1 A/g电流密度下比电容达351.3 F/g，倍率性能达82%，与未改性AHC的63.5%相比得到了极大的提升。10 A/g下10 000次循环充放电后比电容保持率也由未改性AHC的91.4%增至95.6%。AHC-N8的高比表面积、适宜的微/介孔分布以及表面较多的吡啶氮和吡咯氮掺杂对其突出的电化学性能起到了主要的作用。
关键词：超级电容器;;煤基多孔炭;;氨水改性;;氮掺杂;;电化学性能
基金资助：国家自然科学基金资助项目（21706276）
