煤基碳点衍生炭的形貌控制及电化学性能

作     者：张耀杰 贾建波 孙悦 曾会会 蒋振东 张传祥 董犇 

作者机构：北京理工大学化学化工学院 河南理工大学化学化工学院 

出 版 物：《煤炭转化》 (Coal Conversion)

年 卷 期：2022年

核心收录：

学科分类：081702[工学-化学工艺] 080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目（52074109） 河南省高校基本科研业务费专项资金资助（NSFRF210317） 

主　　题：煤基碳点 形貌 比表面积 超级电容器 电化学性能 

摘      要：以太西无烟煤为碳源，采用化学氧化法制得煤基碳点，探讨浓度及干燥方式对煤基碳点形貌的影响：在冷冻干燥的条件下，煤基碳点的形貌随着浓度的增加呈“点-线-面的趋势发展；在高温烘干条件下，不同浓度煤基碳点的形貌均为三维块状结构。将浓度为10 g/L的煤基碳点分别冷冻干燥与高温烘干再进行高温炭化，制备煤基碳点衍生炭，应用于超级电容器。冷冻干燥条件下的煤基碳点衍生炭的形貌是二维片状结构，比表面积为268.8 m·g，中孔率为19.1%；而高温烘干导致碳点团聚紧缩成结构致密的块状，因此炭化仍为块状结构且不易脱除含氧官能团形成孔隙，所以高温烘干条件下的煤基碳点衍生炭的比表面积为192.5 m·g，中孔率为9.1%，但C=O与COOH含量丰富。二维片状结构以及较高中孔率可以保证冷干条件下衍生炭的倍率性能，初始比电容只有115.5 F/g，但在20 A/g时的容量保持率可达71.5%。而丰富的含氧官能团使得高温烘干条件下的衍生炭赝电容更高，从而致使比电容更高，0.5 A/g的电流密度下比电容为132.4 F/g，到20 A/g时仍有90.3 F/g。