聚合物碳化法制备互通多孔炭及其超级电容性能的研究
炭材料在超级电容器中的应用研究
炭材料在超级电容器中的应用研究随着能源需求的不断增加，寻找一种足够高效和持久的能源储存方案变得愈发重要。
超级电容器因其高功率密度、长寿命、低内阻等特点一直备受关注。
然而，制造成本和能量密度限制了超级电容器的应用。
为了克服这些限制，许多研究人员开始探索使用新材料制造电极来提高超级电容器的能量密度。
其中，炭材料的应用已经成为了一种具有潜力的解决方案。
炭材料在超级电容器中的应用由来已久。
早在20世纪80年代，科学家们就开始探索炭材料在电极中的应用。
然而，此时的炭材料几乎都是天然炭，制备成本高昂，难以实现大规模应用。
随着科技的进步，特别是以石墨烯和碳纳米管为代表的二维炭材料的研究突破，炭材料在超级电容器中的应用再次受到关注。
二维炭材料在超级电容器中的应用较为广泛。
这些材料因其高比表面积，提供了更多的储能空间，因此被认为是提高电容器能量密度的潜在解决方案。
二维炭材料有许多种，如石墨烯、氧化石墨烯、碳纳米管、石墨烯氧化物等，其中最为常见和热门的是石墨烯。
石墨烯的应用范围广泛。
石墨烯的特殊结构使其具有许多优异的性质，如高导电率、高电子迁移速率、高比表面积等。
更重要的是，石墨烯的化学稳定性很高，几乎不受腐蚀。
这些性质使石墨烯成为制造电容器电极的理想材料。
然而，炭材料仍然存在着一些限制。
制造石墨烯的成本还很高，生产过程很复杂；虽然石墨烯具有高导电率，但它的比电容容量（即储能密度）相对较低，需要在其他方面进行优化。
为了最大化石墨烯的能量密度，研究人员开发出了一些新的制备方法。
研究表明，用氮、硼等元素掺杂石墨烯，可以显著提高其储能密度。
此外，将石墨烯与纳米结构材料（如无定形碳、金属氧化物等）结合来制备超级电容器电极，也能大大提高电容器的储能性能。
总之，炭材料的应用是超级电容器技术研究领域的一个热门话题。
虽然炭材料还需要进一步的研究和实验来解决已知的问题，但它具有潜力成为电容器电极中最有前途的材料之一。
随着制备技术的不断完善和新的复合材料的发现，炭材料所带来的突破性进展将为未来能源存储方案的优化和发展提供新的可能。
多孔碳材料的熔盐法制备、结构调控及电容性能研究
多孔碳材料的熔盐法制备、结构调控及电容性能研究作为一种绿色储能器件,超级电容器具有大的功率密度、好的循环稳定性以及高的安全性等优势,但目前的瓶颈问题是能量密度较低。
为了提高超级电容器的能量密度,设计合成高性能的电极材料具有重要的意义。
碳材料作为基础电极材料,就其理想结构而言,二维片状结构能够缩短电解液离子的传输距离,同时有利于电子的快速传递;分级孔结构能协同发挥作用,介孔可以为电解液离子提供更畅通的传输通道、提高离子传输速率,微孔则可以为电极材料提供更多的活性位点。
但具有分级孔结构的二维片状碳材料的制备目前缺乏绿色高效的手段,其制备过程通常要涉及到大量强腐蚀性试剂或有毒试剂,而且,到目前为止,大多数碳材料的制备都是在惰性气氛下进行的,整个制备过程通常要耗费相当长的时间,这无疑造成了大量惰性气体的浪费以及相应设备成本的提高。
鉴于此,本论文设计构思了以惰性盐为密封、活化双功能介质,在空气气氛中制备多孔碳材料的策略。
基于高温状态下熔融盐对碳产物的刻蚀作用以及盐的模板效应,以及高温下空气气氛中的氧气与高活性的碳原子反应,本研究选择生物质为前驱体,来构筑具有分级孔结构的二维碳片材料,并系统研究材料的电容性能。
论文主要内容如下:（1）以富含蛋白质的三叶草为前驱物,惰性盐KCl为密封、活化双功能介质,在空气气氛中制备了氮掺杂多孔碳材料。
由于高温状态下熔融盐对碳产物的刻蚀作用以及盐的模板效应可以在产物中引入介孔和大孔,同时高温下空气气氛中的氧气能进一步与高活性的碳原子反应,在产物中引入大量的微孔,所制备的二维片状结构碳材料具有高的比表面积(2244 m<sup>2</sup>g<sup>-1</sup>),充足的大孔、介孔和微孔以及丰富的氮掺杂。
应用于超级电容器电极材料时,薄的二维结构缩短了离子传输距离,丰富的介孔为电解液离子提供了方便的传输通道,大量的微孔为电荷提供了丰富的离子吸附位点,氮原子掺杂改善了电极材料的浸润性并提供赝电容。
多孔炭的合成与电容性能研究
加强技术管理工作,精心组织施工,合理安排好施工程序和流水作业,加快施工进度,缩短施工周期。
3.2.3.2
科学地制订施工进度网络计划,强化计划管理,加强日进度计划控制、旬进度计划检查和月进度计划考核,以日进度促进旬进度,以旬进度保证月进度,以月进度确保总工期的实现。
3.2.3.3
认真进行图纸预审和参加图纸会审,与设计单位加强联系和沟通,抓好设计变更的落实工作。
项目组织机构及项目主要管理人员名单见附表。
职务项目经理材料员施工员
姓名性别
男
职称
工程师
助工高志春
尚文琴
吴小茹
男
男助工
安全员质检员专职安全
员雷明录
范雄飞
男
男
助工
助工郝卫星男技术员项目组织机构图
项目经理
项目副经理项目总工程师
财务部办公室
工程项目部技术
质量
部
计统
预算
部
材料
设备
部
专职安全员专职质量员
施工作业班组
Q2=q2N2K2/8/3600=200×20×1.5÷8÷3600=0.21L/s 消防用水Q3:本现场物料堆放齐全,因此现场消防器材布置相当重要。根据现场施工临水水量规定,当施工现场占地不大于1ha(公顷)时,q3取15L/s。
考虑管道漏水系数1.1,则q3=1.1×15=16.5L/s。
现场施工用水干管管径D为:
安全目标:确保不发生重大伤亡事故,杜绝死亡事故,轻伤事故频率控制在5%o以内。
文明施工目标:以创建“陕西省文明工地”,作为文明施工的标准。
消防目标:严格按照施工组织设计进行管理,消除现场所有的消防隐患,达到各级消防主管部门和公司上级主管部门的验收标准。
多孔有机聚合物衍生多孔炭材料制备及其电化学性能研究
多孔有机聚合物衍生多孔炭材料制备及其电化学性能研究多孔有机聚合物衍生多孔炭材料制备及其电化学性能研究在电化学能源存储和转换领域中，炭材料因其优异的导电性、大比表面积和可控的孔径结构而备受关注。
近年来，多孔有机聚合物（Porous Organic Polymers，POPs）被广泛研究和应用于制备多孔炭材料，其具有高度可调的骨架结构和丰富的孔径分布，在能源转换和电化学储能方面具有潜在应用价值。
本文将综述POPs衍生多孔炭材料的制备方法以及其在电化学性能方面的研究进展。
POPs的合成方法多样，包括有机酸催化、金属催化以及无催化方法等。
其中，有机酸催化法是制备POPs的热门方法之一。
一般而言，POPs的合成过程涉及两个关键步骤，首先是单体或原位合成，然后是交联反应。
通过选择不同的单体和反应条件，可以合成具有不同孔径结构和孔内功能基团的POPs。
此外，金属催化法可以通过金属有机框架（Metal-Organic Frameworks，MOFs）或由金属离子催化反应，生成多孔有机聚合物。
无催化方法则利用活性单体以及高温炭化反应，通过高温煅烧或者磺化/碱金属活化等方式制备POPs衍生多孔炭材料。
POPs衍生多孔炭材料的电化学性能研究相对较少，但已经取得了重要的进展。
首先，多孔炭材料的导电性对电化学储能和传导性能至关重要。
通过调控POPs的聚合度、孔径结构以及掺杂等方法，可以改善多孔炭材料的导电性能。
同时，多孔炭材料通常具有较高的比表面积，可提供更多的活性位点并增强离子和电子的传输速率，有利于电容器和锂离子电池等电化学储能器件的性能。
此外，孔径结构的合理设计和调控也对多孔炭材料的电化学性能有重要影响。
各种孔径大小的存在可以提供更多的储能空间并增加电极材料的电解液渗透性。
基于此，研究人员通过调控POPs的合成方法和反应条件，成功合成了具有多层孔结构的多孔炭材料，并展示了良好的能源储存性能。
除了电化学储能，POPs衍生多孔炭材料在电催化和光电催化等领域也有广阔的应用前景。
多孔碳材料的制备及其储能性能研究
多孔碳材料的制备及其储能性能研究随着能源危机的加剧，储能技术成为解决环境和能源问题的一项关键技术。
多孔碳材料因其优异的电化学性能而成为超级电容器、锂离子电池、燃料电池等储能器件的重要材料。
本文将介绍多孔碳材料制备方法和储能性能研究进展。
1. 多孔碳材料制备方法多孔碳材料的制备方法包括模板法、碳化物法、水热法、物理气相沉积法等。
其中模板法得到的多孔碳材料具有孔径分布均匀、孔径大小可调、孔壁光滑等优点。
碳化物法制备的多孔碳材料具有高比表面积和丰富的孔洞结构。
水热法可以制备出纳米级多孔碳材料，具有较高的电容性能。
2. 多孔碳材料的储能性能研究进展多孔碳材料的电容性能受孔径大小、孔隙度和孔道结构等多种因素影响。
近年来，研究人员通过控制碳材料的孔径、孔隙度和孔道结构等因素，进一步提高了多孔碳材料的储能性能。
（1）孔径大小对储能性能的影响理论上，孔径越小，电容越大。
实际研究发现，孔径在1~10 nm的多孔碳材料具有优异的电容性能。
当孔径小于1 nm时，电容反而降低。
这是因为孔径过小时，电解液中离子难以进入孔道内部，导致电容降低。
（2）孔隙度对储能性能的影响孔隙度是指多孔碳材料的空隙占比。
一般来说，孔隙度越高，电容越大。
然而，孔隙度过高会导致电容下降。
这是因为孔道结构过于分散，导致离子传输困难，影响电容性能。
（3）孔道结构对储能性能的影响多孔碳材料的孔道结构包括直孔、弯曲孔、分支孔等。
研究表明，弯曲孔和分支孔有利于离子传输，提高了多孔碳材料的储能性能。
3. 多孔碳材料未来研究方向多孔碳材料的制备和储能性能研究在过去几十年里得到了飞速发展。
未来，需要进一步探究多孔碳材料的制备新方法、孔道结构调控机制、化学修饰等，提高多孔碳材料的储能性能。
同时，多孔碳材料在储能器件中的应用仍需加强探索，拓宽多孔碳材料的应用领域。
4. 结论多孔碳材料制备方法多种多样，不同制备方法得到的多孔碳材料具有不同的孔径大小、孔隙度和孔道结构等，影响了其储能性能。
多级孔生物质活性炭的制备及部分石墨化改性对超级电容器性能的影响
分类号：密级：U D C：编号：河北工业大学硕士学位论文多级孔生物质活性炭的制备及部分石墨化改性对超级电容器性能的影响Dissertation Submitted toHebei University of TechnologyforThe Master Degree ofChemical TechnologyPREPARATION AND ELECTRO-CHEMICAL PROPERTIES OF HIERARCHICAL POROUS AND PARTLY GRAPHITIZED ACTIVE CARBONbyLi YintaoSupervisor:Prof.Ren TiezhenMarch2016河北工业大学硕士学位论文摘要超级电容器作为一种新兴的储能装置，因其具有高功率密度、长的循环寿命、快速充放电和环境友好等优点引起人们的广泛关注，而超级电容器的电极材料一直是人们关注的焦点。
本论文致力于从不同角度制备及改性双电层电容器中使用最广泛的电极材料——活性炭，并通过其在超级电容器中的电化学数据来衡量材料性能。
以白蜡树落叶为炭源，KOH和K2CO3的混合物为活化剂，在高温炭化和活化后即可得到活性炭材料。
通过物性表征发现单独以KOH为活化剂制备得到的活性炭具有大量的微孔，单独K2CO3活化的活性炭在炭表面存在一些介孔和大孔。
而当KOH 和K2CO3混合后，利用KOH的造孔作用和K2CO3的扩孔作用，使得到的活性炭比表面较高，且具有多级孔结构。
将其应用于超级电容器，结果表明，这种特殊的多级孔结构能够有效提高活性炭的电化学性能，具体表现为在两电极体系下，其电容值高达242F/g(0.3A/g,6M KOH)，远远高于单独使用KOH或K2CO3的电容值，且经过2000次循环后，电容几乎没有损失，即具有较长的循环寿命。
通过优化活化条件，发现在试剂质量比为C:KOH:K2CO3=1:1:2，活化温度为700o C，活化时间为1h时制备的活性炭性能最佳。
多孔碳材料的制备及应用研究
多孔碳材料的制备及应用研究随着环境污染和资源短缺问题的日益严重，绿色、环保、高效的新材料的研究和应用成为了当今科学研究的热点之一。
多孔碳材料已经成为材料科学领域中非常重要的一类材料，因其特殊的孔道结构和优越的性能，已经得到了广泛的应用。
一、多孔碳材料的制备多孔碳材料的制备方法很多，常用的方法可以分为两大类：物理法和化学法。
1.物理法物理法制备多孔碳材料主要有以下几个方法：高温炭化法、模板法、氧化石墨化学气相沉积法等。
高温炭化法是使用含碳高的有机废弃物或碳质材料，在高温炉内进行氧化炭化处理，产生多孔碳材料。
这种方法操作简单，制备多孔碳材料的孔径分布范围也较广。
模板法是在有机或无机模板的作用下，通过多种途径制备多孔碳材料的一种方法。
有机模板法常用的有大豆、手机、木质素等有机材料；无机模板法常用的有SiO2、Al2O3等无机材料。
这种方法制备的多孔碳材料孔径分布相对较窄，但孔道结构有序，特点明显，也较为常用。
氧化石墨化学气相沉积法（CVD）是采用简单的石墨化学反应以及金属或氧化物的还原处理，制备多孔碳材料。
这种方法可制备孔径更为单一和大小可控的多孔碳材料。
2.化学法化学法制备多孔碳材料主要有以下几个方法：热解膨胀法、反应物改性法、溶胶凝胶法等。
热解膨胀法是利用具有不相容性的两种高分子在高温环境中的相分离，热解后膨胀形成多孔材料的方法。
反应物改性法是在石墨烯结构中加入不同反应物，产生孔结构和活性位点，制备多孔碳材料。
这种方法制备的多孔碳材料孔径分布广，但孔内结构复杂，难以控制。
溶胶凝胶法是一种利用溶胶凝胶过程中的相转变，控制多孔材料孔道结构和孔径的方法。
二、多孔碳材料的应用多孔碳材料因其独特的孔道结构和优越的性能，在多个领域有重要的应用。
1.吸附分离多孔碳材料在吸附分离中的应用非常广泛，能够吸附稠化剂、油漆、碳黑、杂质和溶液中某些污染物等物质，具有高的吸附能力、高的表面积和可重复使用的特点。
例如，多孔碳材料可以用于对“三废”中的有害气体、有机废水和废弃农药等物质进行吸附分离。
碳基超级电容器电极材料的制备与应用研究
碳基超级电容器电极材料的制备与应用研究碳基超级电容器是一种具有高能量密度、长循环寿命、快速充放电速度等优异性能的电化学储能设备，被广泛应用于新能源汽车、航空航天、智能电网等领域。
其中，电极材料是碳基超级电容器的核心部件之一，对其性能的影响极为重要。
当前，针对碳基超级电容器电极材料的制备与应用研究已经成为储能领域研究的热点之一。
本文将介绍目前碳基超级电容器电极材料的制备、性能及应用方面的最新研究成果。
一、电极材料的制备方法在碳基超级电容器的制备中，石墨烯、碳纳米管和活性炭等材料广泛被应用于制备电极材料。
其中，石墨烯是一种单层碳原子排列的二维材料，具有热稳定性好、导电性能佳的特点，已成为制备电极材料的重要材料之一。
石墨烯可以通过机械剥离、化学气相沉积、化学还原等方法得到。
另外，碳纳米管也是一种常用的碳基超级电容器电极材料，它具有优异的导电性、机械强度和化学稳定性等特点。
碳纳米管可以通过电弧放电、化学气相沉积、改性等方法得到。
活性炭也是一种常用的碳基超级电容器电极材料，它具有高比表面积、良好的孔结构和良好的化学稳定性等特点。
活性炭可以通过炭化天然多孔材料、炭化聚合物等方法得到。
二、电极材料的性能特点碳基超级电容器的电极材料需要具有高比表面积、优异的导电性、良好的化学稳定性和高电容值等特点。
基于此，石墨烯、碳纳米管和活性炭等材料被广泛应用于电极材料的制备。
石墨烯具有高比表面积、优异的导电性和化学稳定性等优良特点，可用于制备高性能的电极材料。
碳纳米管也具有优异的导电性和机械强度等特点，可以制备高性能的电极材料。
活性炭具有高比表面积和良好的孔结构等特点，可用于制备高电容值的电极材料。
三、电极材料的应用研究碳基超级电容器具有快速充放电速度、长循环寿命和高能量密度等特点，被广泛应用于新能源汽车、航空航天、智能电网等领域。
在新能源汽车领域，碳基超级电容器可以通过与锂离子电池相配合，实现高速充放电与长周期稳定性的兼顾，提高电动汽车的续航里程和启动性能。
多孔炭材料的可控制备及其电化学性能研究
多孔炭材料的可控制备及其电化学性能研究超级电容器具有较高的功率密度、优异的倍率性能、快速充/放电特性、超长的循环寿命以及原理简单、维护费用低等优点,因此在世界范围内引起了科研工作者的广泛关注。
炭材料具有较高的比表面积及良好的导电性被广泛应用于超级电容器的电极材料。
研究表明,炭材料的电化学性能与其比表面积、孔结构和表面化学性质密切相关。
本论文采用不同的模板制备了具有不同形貌和孔结构的多孔炭材料,并采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射、拉曼光谱、X射线光电子能谱等技术对多孔炭材料的微观结构和表面性质进行表征,采用循环伏安法、恒流充放电法及交流阻抗法详细研究了电极材料的电化学性能。
以中孔SiO<sub>2</sub>为模板,以沥青为碳源经过高温碳化制备了中孔炭材料（MCSF）。
结果表明,制备的MCSF具有较高的比表面积（582 m2·g-1）。
当扫描速度为5 mV·s-1时,MCSF电极比容量最高可达264 F·g-1;当扫描速度增大至1000 mV·s-1时其比容量为194 F·g-1,保持率为74%,表明该电极材料具有优异的倍率特性。
连续循环5000次后其比容量仅衰减了 9%,说明MCSF 具有优异的电化学稳定性。
组装的对称电容器能量密度可达9.6 Wh·kg-1,其最大功率密度可达119.4 kW·kg-1。
以CNTs/MnO<sub>2</sub>为模板,以C<sub>2</sub>H<sub>2</sub>为碳源,采用化学气相沉积法制备了 CNT-HCS。
研究结果表明,CNT-HCS的比表面积可达500.6 m2·g-1。
当电流密度为0.5 A·g-1时,其比容量可达201.5 F·g-1。
《生物质基多孔炭材料的制备及其在燃料电池和超级电容器中的应用》范文
《生物质基多孔炭材料的制备及其在燃料电池和超级电容器中的应用》篇一一、引言随着环境保护意识的加强与新能源技术不断突破，对高性能材料的需求愈发强烈。
其中，生物质基多孔炭材料因具备多孔结构、高比表面积和良好的电化学性能等特点，被广泛用于燃料电池和超级电容器等新兴领域。
本文旨在探讨生物质基多孔炭材料的制备方法及其在燃料电池和超级电容器中的具体应用。
二、生物质基多孔炭材料的制备生物质基多孔炭材料的制备过程主要分为原料选择、炭化及活化等步骤。
1. 原料选择：原料的选取是制备多孔炭材料的关键一步。
常见的生物质原料包括木质素、纤维素、果壳等，这些原料具有可再生、环保等优点。
2. 炭化：将选定的生物质原料进行炭化处理，通过高温热解使原料转化为炭材料。
这一过程需控制好温度和时间，以保证炭化效果的稳定。
3. 活化：炭化后的材料需要进行活化处理，以增加其比表面积和孔隙结构。
常用的活化方法有化学活化法和物理活化法等。
化学活化法通过化学药品与炭材料反应，生成丰富的孔隙结构；物理活化法则利用水蒸气、二氧化碳等气体在高温下与炭材料反应，扩大其孔径。
三、生物质基多孔炭材料在燃料电池中的应用生物质基多孔炭材料因其高比表面积和良好的导电性，在燃料电池中主要用作电极催化剂的载体。
其具体应用如下：1. 氧气还原反应（ORR）催化剂载体：燃料电池中，ORR是关键的电化学反应之一。
生物质基多孔炭材料因其高比表面积和多孔结构，可有效提高ORR催化剂的分散性和利用率，从而提高燃料电池的效率。
2. 氢气储存：多孔炭材料具有较高的氢气吸附能力，可应用于氢能储存领域，提高燃料电池的能量密度和续航能力。
四、生物质基多孔炭材料在超级电容器中的应用超级电容器是一种新型储能器件，其性能与电极材料密切相关。
生物质基多孔炭材料因其高比表面积和良好的充放电性能，在超级电容器中有着广泛的应用。
1. 双电层电容：生物质基多孔炭材料具有丰富的孔隙结构，能够在电极表面形成较大的双电层电容，从而提高超级电容器的能量密度。
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第27卷第3期陇东学院学报Vol．27No．32016年5月Journal of Longdong UniversityMay 2016文章编号：1674-1730（2016）03-0037-04聚合物碳化法制备互通多孔炭及其超级电容性能的研究赵磊1，史同建2（1．陇东学院机械工程学院，甘肃庆阳745000；2．甘肃能源集团有限责任公司，甘肃庆阳745000）收稿日期：2015-05-26作者简介：赵磊（1987—），男，甘肃庆阳人，助教，硕士，主要从事新型能源材料研究。
摘要：以高内相比的乳液聚合法合成酚醛树脂聚合物，然后高温炭化制备互通多孔炭（IPC ），研究其超级电容性能。
IPC 的结构和形貌分别通过场发射投射电镜（SEM ）、傅里叶红外光谱仪（FTIＲ）和氮气吸脱附仪（BET ）进行表征。
循环伏安法和恒流充放电法测试IPC 电极材料结果显示其最大比容量为106F /g ，有比较好的循环稳定性能。
关键词：乳液聚合；超级电容器；互通多孔炭中图分类号：TB324；TQ316．3文献标识码：AA Study on Preparation of Interconnected Porous Carbon Materialsby Polymer and Its Super-capacitive PerformanceZHAO Lei 1，SHI Tong-jian 2（1．College of Mechanical Engineering ，Longdong University ，Qingyang 745000，Gansu ；2．Gansu Energy Group Co．，LTD ，Qingyang 745000，Gansu ）Abstract ：Interconnected porous carbon （IPC ）is prepared by using an emulsion polymerization and car-bonation method based on phenolic-formaldehyde resin for supercapacitors．The structure and morphologi-cal characterizations are characterized by using field emission scanning electron microscopy （SEM ），fou-rier transform infrared （FTIＲ）spectrometer and nitrogen adsorption and desorption．And the supercapaci-tive behaviors of IPC are investigated with cyclic voltammetry （CV ）galvanostatic charge “－”discharge tests and cycle stability test．Electrochemical tests show that IPC material has a maximum capacitance of 106F /g and a good cycle stability for supercapacitor application．Key words ：Emulsion polymerization ；Supercapacitors ；Interconnected Porous Carbon 随着化石燃料的快速消耗和环境污染的急剧恶化，能源问题是本世纪亟待解决的最重要的问题之一。
目前，能源有效而充分地利用和寻找新型可再生能源是解决能源问题两个最有效的途径。
能量的储存是实现这两个途径至关重要的步骤［1］。
超级电容器［2，3］（electrochemical capacitors ，ES ）也叫电化学电容器（supercapacitors ），是介于电池和传统电容器之间能快速充放电，基于电极/溶液界面电化学反应过程的储能元件。
由于具有高的能量密度、较长的循环使用寿命、环境友好和安全性高等优点［4，5］，因此，超级电容器作为一种新型的储能器件已在全世界范围内激起了广泛关注和研究。
对于超级电容器的研究，主要工作集中在对具有电容性能的电极材料的研究。
目前，超级电容器电极材料大致分为炭材料［6－8］、导电聚合物［9－11］和金属氧化物［12－14］三类材料。
炭电极材料由于其良好的导电性、低廉的价格、高的比表面积被广泛地应用于超级电容器电极材料。
另外，其作为电极材料具有功率密度高、循环稳定性好和阻抗性低等优良的超级电容性能。
介孔炭由于其广泛应用于电极活性材料而越来越受到超级电容器从业者的关注。
制备介孔炭材料的方法有化学活化法［15］、物理活化法［16］、催化剂活化炭前驱体法［17］、炭化聚合物法［18，19］和模板法［20，21］。
其中，模板法能够制备出介孔结构炭（＜2nm ）、大孔结构炭（2 50nm ）和分级多孔结构炭（＞50nm ）［22］但是，模板法合成炭材料需要的时间较长。
与模板法相比，炭化聚合物法合成炭材料需要时间较短，且能控制材料的结构。
例如A．Szczurek 和他的课题组通过酚醛树脂合成的多孔结构炭衍生物电极材料的比容量为100F /g ［23］。
本文采用高内相比乳液聚合法合成酚醛树脂聚合物，然后高温碳化制备互通多孔炭（IPC ），并将此炭材料用于超级电容器电极材料。
IPC 的结构和形貌特征用场发射扫描电镜（SEM ）、傅里叶红外光谱仪和比表面积测定仪表征。
用循环伏安法和横流充放电法测试此炭电极材料的电容性能，最大比容量为106F /g 。
1实验本实验所用所有化学药品都购买于国药集团化学试剂有限公司。
该药品纯度都为分析纯，且在使用前都不需要进一步提纯。
1．1多孔聚合物材料的合成首先将间二甲苯和福尔马林按2ʒ1的摩尔比加入容器加热至30ħ形成均匀溶液，待冷却至室温后，加入一定量的两性乳化剂十二烷基磺酸钠；然后一边机械搅拌，一边滴加一定体积比的分散相环己烷，形成浓的高内相比乳液，继续搅拌，加入酸催化剂50%的磷酸3g ；最后将上述混合乳液置于60ħ真空烘箱10min ，接着置于75ħ烘箱24h 后得到坚硬的聚合物［24］。
1．2IPC 的制备将2．1中合成的酚醛树脂聚合物在60ħ下保温2h 后，缓慢地升温至此聚合物的固化温度。
为了防止预处理体粉末化后不利于后续处理，一般情况下，样品的加热速率应该小于2ħ/h 。
当温度升高到160ħ时，保温24h 得到预处理体。
最后将预处理体在900ħ下氮气氛围中炭化，自然冷却后制备出IPC 。
1．3电极的制备将制得的IPC 粉末与乙炔黑（＞99．9%）、导电石墨、PTFE （5%）分别以8ʒ0．75ʒ0．75ʒ0．5的质量比在玛瑙研钵中混合，滴加几滴乙醇混合均匀后涂于泡沫镍上，在60ħ烘箱中干燥12h 后，再在10MPa 压力下将此泡沫镍压成薄片，制成尺寸为1．0cm ˑ1．0cm 的电极。
最后，组装的电极在60ħ下干燥12h 用于测试。
1．4样品的结构表征使用JSM －6701F 冷场发射型扫描电镜和ASAP 2020型比表面积测定仪观察样品的结构，采用能谱仪和红外光谱（Nexus 670，USA ）表征样品的成分。
1．5电化学性能测试使用电化学工作站（CHI660C ）在室温下对工作电极的恒流充放电和循环伏安性能进行测试。
测试的体系为以饱和甘汞电极作为参比电极，铂电极作为对电极，IPC 电极作为工作电极构成的三电极体系。
其电解液为2mol /L KOH 溶液。
2结果与讨论2．1IPC 的制备与表征IPC 的形成过程如图1所示：首先，向两个单体（间二甲苯和福尔马林）中加入表面活性剂（十二烷基磺酸钠），同时在搅拌条件下缓慢地滴加分散相（环己烷），分散相由于搅拌的原因，以微小的液滴均匀稳定地分散在乳液中，形成高内相比乳液（HIPE ）；然后，浓乳液中的连续相发生聚合反应，移除分散相后，形成互通多孔聚合物；最后，将互通多孔聚合物在氮气氛围保护下900ħ炭化得IPC。
图1IPC 形成过程示意图Fig．1Schematic illustration of the formation process of IPC表1IPC 的结构参数样品孔尺寸（nm ）BET 比表面积（m 2/g ）孔体积（cm 3/g ）IPC3．82980．154不同放大倍数的IPC 的SEM 图片如图2所示。
从图中可以清晰地看到所合成的IPC 炭材料内部有1μm 左右的孔，并且孔与孔之间相互连通构成三维网络结构。
表1反映通过比表面积测定仪表征的IPC 三维结构的参数。
其中BET 比表面积为298m 2/g ，有效孔径大约为3．8nm 。
IPC 炭材料结构中包含三种类型的孔：一种是大孔（1μm 左右），它能够在离子传输过程中充当离子缓冲池的作用；一种是介孔（3．8nm 左右），它是能够使正负离子建立双电层而有效储存能量；还用一种是连接大孔的内连接孔结构（0．3μm 左右），这种孔能够有效改善电极过程的动力学性能。
2．2IPC 炭材料的电化学性能图3（a ）显示IPC 电极材料在2M KOH 电解液中的循环伏安性能。
从不同扫描速率下得到IPC 电极材料的所有循环伏安曲线都有类似矩形的形状，不83陇东学院学报第27卷图2IPC 的扫描电镜照片Fig．2SEM images of IPC存在明显的氧化还原峰，这说明此种电极材料具有较好的超级电容器双电层电容性能。
随着扫描速率的升高，循环伏安曲线一直保持较好的类矩形相似性，反映出IPC 具有较好的导电性和电解质离子传输性能。
不同电流密度下的恒流充放电测试，不仅可以衡量电极材料的超级电容性能，还能测算其具体比容量。
IPC 电极材料的恒流充放电曲线如图3（b ）所示：六条曲线所选电位窗口都为－1．0－0V ，它们分别代表电流密度在5mA /cm 2、10mA /cm 2、20mA /cm 2、30mA /cm 2、40mA /cm 2、50mA /cm 2下的恒流充放电曲线，由这些曲线所计算的电极材料比容量分别对应为106F /g ，96F /g ，90F /g ，82F /g ，80F /g 和75F /g （如图3（b ）中的插图所示）。
此种电极材料能够在50mA /cm 2下的电容量保持5mA /cm 2下电容量的71%，说明具有较好的大功率性能。
导电性好，说明所合成的IPC 炭电极材料的石墨化程度较高。
电解质离子传输和大功率性能较好是由于所合成的IPC 炭电极材料内部连接的结构所致（这种结构有利于提高电极过程的动力学性能和BET 比表面积提供容量的有效利用率）。