PDF《谢忠巍酚醛树脂热裂解碳为电极的双电层 电容器的电化学特性》

2400 元素分析仪测得的元素分 析结果列于表 1. Vol.

23 高等学校化学学报No.

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2 年7月CHEMICAL JOURNAL OF CHINESE U NIVE RSIT IES 1444~1446 Fig.

1 X- ray diffration patterns for phenol formalde- hyde resin pyrolyzed at different temperatures Fig.

2 Charge and discharge properties of PAS py- rolyzed at

650 ℃( current: 0.

5 mA) 2.

2 BET 法比表面积及孔径分析 用Micromeritics A SAP2010m 快速全自动吸附测定仪测定活性炭 的比表面积. 结果列于表 2. Table

2 Specific surface area of activated carbon at different temperatures* t/ ℃

580 650

680 BE T specific sur face area/ ( m2・g- 1)

1 644.

9 1 569.

8 1 481.8 Micropore specific surface area/ ( m2・g- 1) 47.

3 151.

7 86.3 Mediapore specific surface ar ea/ ( m2・g- 1)

1 046.

3 829.

1 967.0 Macropore specific surface area/ ( m 2・g - 1) 551.

3 488.

9 428.5 * Diameters of micropor e, mediapore and macropore are 0~0.

1 nm, 0. 1~50 nm and above

50 nm, r espectively. 2.

3 电化学性能测试 以650 ℃制备的 PAS 样品为电极,

1 mol/ L Et4NBF4 / PC 为电解液, 在0~ 1.

5 V 间以 0.

5 mA 的恒电流进行充放电, 即电流密度为 0. 5/ 1. 13= 0.

442 5 mA / cm2 , 使用武汉力兴 ( 火炬) 电池有限公司生产的 PCBT -110-8D 电池程控测试仪进行电容器电化学性能的测试. 电位-时间 曲线如图

2 所示. 充放电的容量按 F = ( I*t) 3600/ 1000V 计算, 其中 F , I, t 和V分别是电容( F) 、充放电的电流 ( mA) 、充放电时间( h) 和电位差( V) . 而库仑效率按 ?= ( FD/ F C) *100% 计算, 其中, FD 和FC 分别是 放电和充电的容量. 同时以 580, 650, 680℃下制备的活性炭为电极、1 mol/ L Et4NBF4/ PC 为电解液 组装双电层电容器, 其第五次循环的放电容量如表

3 所示. Table

3 Discharge capacity of activated carbon pyrolyzed at different temperatures at the fifth cycle Current/ mA Charge and discharge capacity in 0―1.

5 V (F) Charge and discharge capacity in 0―2.

5 V( F)

580 ℃a

650 ℃b

680 ℃c

580 ℃a

650 ℃b 0.

2 0. 338( 16.

9 F/ g) 0.

385 0. 390( ) 0. 437( 21.85 F/ g) 0.

5 0. 314( 15.

7 F/ g) 0.

377 0. 377( 0. 610) 0. 445( 22.25 F/ g) 0.

428 1.

0 0. 286( 14.

3 F/ g) 0.

366 0. 360( 0. 535) 0. 383( 19.10 F/ g) 0.

407 5.

0 0. 176( 8.

8 F/ g) 0.

289 0. 266( 0. 343) 0. 209( 10.45 F/ g) a. Data in br ackets are specific capacity;

b.

1 mol/ L Et4NBF4/ PC;

c. data in brackets are determined w ith L iPF6/ PC + E C as electr olyte. 从上面结果可得到如下结论: ( 1) 加入 ZnCl2 的酚醛树脂在不同温度下热裂解时, 样品内部结构发生了很大变化, 所有样品的 谱图均不存在结晶峰, 只有在 24° 和44° 附近产生两组较宽的非晶峰, 说明加入 ZnCl2 破坏了聚并苯的 结晶性能. 随着温度的升高, H/ C 摩尔比逐渐减小, 表明材料的碳化程度随着温度的升高而增大. 因 为聚乙炔和石墨的 H/ C 摩尔比分别为

1 和0, 说明聚并苯材料介于聚乙炔和石墨之间. 随着温度的升 高, 裂解产物的dc 值逐渐减小, L c 虽然有所增大, 但数值仍在1 nm 左右, 说明掺杂ZnCl2 不能有效地 增加沿微晶轴方向的层数. 可见, 在较低温度下, 加入 ZnCl2 有利于层内石墨化的形成. ( 2) 在650 ℃或680 ℃下制备的 PAS 具有相对较大的放电容量, 这可能是微孔比表面积较大所 致. 一般用于双电层电容器的电极, 其单位质量放电容量正比于活性炭的比表面积. 在通常情况下, 活性炭孔径尺寸可定义为: 孔的直径大于