由微孔棒状羟基磷灰石为模板合成的新型层次孔炭材料的电化学电容性能

洪孝挺 吴小辉 莫名月 LUO Zhi-Ping HUI Kwan San 陈红雨 李来胜 HUI Kwun Nam 张秋云

引用本文: 洪孝挺, 吴小辉, 莫名月, LUO Zhi-Ping, HUI Kwan San, 陈红雨, 李来胜, HUI Kwun Nam, 张秋云. 由微孔棒状羟基磷灰石为模板合成的新型层次孔炭材料的电化学电容性能[J]. 物理化学学报, 2013, 29(02): 298-304. doi: 10.3866/PKU.WHXB201211213 shu
Citation:  HONG Xiao-Ting, WU Xiao-Hui, MO Ming-Yue, LUO Zhi-Ping, HUI Kwan San, CHEN Hong-Yu, LI Lai-sheng, HUI Kwun Nam, ZHANG Qiu-Yun. Synthesis and Electrochemical Capacitive Performances of Novel Hierarchically Micro-Meso-Structured Porous Carbons Fabricated Using Microporous Rod-Like Hydroxyapatites as a Template[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2013, 29(02): 298-304. doi: 10.3866/PKU.WHXB201211213 shu

由微孔棒状羟基磷灰石为模板合成的新型层次孔炭材料的电化学电容性能

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(21203067) (21203067)

    广东高校优秀青年创新人才培养计划项目(LYM11052) (LYM11052)

    香港创新及科技基金(ITS/244/11)资助项目 (ITS/244/11)

摘要:

电化学电容器已经成为极具潜力的可满足高功率需求的储能系统器件. 多孔炭具有大比表面积、高导电性、化学惰性、廉价及可调孔结构等优势, 因此成为电化学电容器最为常用的电极材料. 本文报道由微孔棒状羟基磷灰石为模板及蔗糖为碳源合成的新型具有层次孔道结构的孔炭材料的电化学电容器的性能. 采用X射线衍射分析仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱及BET表面分析仪表征了合成的多孔炭的形貌及表面特性. 采用循环伏安法、交流阻抗图谱分析及恒流充放电评价多孔炭材料在1 mol·L-1硫酸中的电化学电容性能. 多孔炭具有高的比表面积(719.7 m2·g-1)和大的孔容(1.32 cm3·g-1), 其无序的孔道由任意分布的微孔、坍塌的中孔及类模板形状的相互交织的棒状中孔组成. 随着炭化温度的增加, 微孔及棒状中孔的密度随之降低, 在炭化温度高达900℃时, 孔径分布图上出现了三个峰. 正是由于这些特殊的结构特征, 由900℃炭化得到的多孔炭制成的电极展示出很好的电化学电容性能.

English

    1. [1]

      (1) Shen, B. S.; Feng,W. J.; Lang, J.W.;Wang, R. T.; Tai, Z. X.;Yan, X. B. Acta Phys. -Chim. Sin. 2012, 28, 1726. [申保收,冯旺军, 郎俊伟, 王儒涛, 邰志新, 阎兴斌. 物理化学学报,2012, 28, 1726.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201204261

      (1) Shen, B. S.; Feng,W. J.; Lang, J.W.;Wang, R. T.; Tai, Z. X.;Yan, X. B. Acta Phys. -Chim. Sin. 2012, 28, 1726. [申保收,冯旺军, 郎俊伟, 王儒涛, 邰志新, 阎兴斌. 物理化学学报,2012, 28, 1726.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201204261

    2. [2]

      (2) Ghosh, A.; Lee, Y. H. ChemSusChem 2012, 5, 480. doi: 10.1002/cssc.v5.3(2) Ghosh, A.; Lee, Y. H. ChemSusChem 2012, 5, 480. doi: 10.1002/cssc.v5.3

    3. [3]

      (3) Zhang, L. L.; Zhao, X. S. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 2520. doi: 10.1039/b813846j(3) Zhang, L. L.; Zhao, X. S. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 2520. doi: 10.1039/b813846j

    4. [4]

      (4) Pandolfo, A. G.; Hollenkamp, A. F. J. Power Sources 2006, 157,11. doi: 10.1016/j.jpowsour.2006.02.065(4) Pandolfo, A. G.; Hollenkamp, A. F. J. Power Sources 2006, 157,11. doi: 10.1016/j.jpowsour.2006.02.065

    5. [5]

      (5) Simon, P.; tsi, Y. Nat. Mater. 2008, 7, 845. doi: 10.1038/nmat2297(5) Simon, P.; tsi, Y. Nat. Mater. 2008, 7, 845. doi: 10.1038/nmat2297

    6. [6]

      (6) Guo, P. Z.; Ji, Q. Q.; Zhang, L. L.; Zhao, S. Y.; Zhao, X. S. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27, 2836. [郭培志, 季倩倩, 张丽莉,赵善玉, 赵修松. 物理化学学报, 2011, 27, 2836.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20112836(6) Guo, P. Z.; Ji, Q. Q.; Zhang, L. L.; Zhao, S. Y.; Zhao, X. S. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27, 2836. [郭培志, 季倩倩, 张丽莉,赵善玉, 赵修松. 物理化学学报, 2011, 27, 2836.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20112836

    7. [7]

      (7) Li,W.; Zhou, J.; Xing,W.; Zhuo, S. P.; Lü, Y. M. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27, 620. [李文, 周晋, 邢伟,禚淑萍, 吕忆民. 物理化学学报, 2011, 27, 620.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20110331(7) Li,W.; Zhou, J.; Xing,W.; Zhuo, S. P.; Lü, Y. M. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27, 620. [李文, 周晋, 邢伟,禚淑萍, 吕忆民. 物理化学学报, 2011, 27, 620.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20110331

    8. [8]

      (8) Liu, Y. L.; Li, L. X.; Chen, X. H.; Song, H. H. Acta Phys. -Chim. Sin. 2007, 23, 1399. [刘宇林, 李丽霞, 陈晓红,宋怀河. 物理化学学报, 2007, 23, 1399.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20070917(8) Liu, Y. L.; Li, L. X.; Chen, X. H.; Song, H. H. Acta Phys. -Chim. Sin. 2007, 23, 1399. [刘宇林, 李丽霞, 陈晓红,宋怀河. 物理化学学报, 2007, 23, 1399.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20070917

    9. [9]

      (9) Schüth, F. Angew. Chem. Int. Edit. 2003, 42, 3604.(9) Schüth, F. Angew. Chem. Int. Edit. 2003, 42, 3604.

    10. [10]

      (10) Knox, J. H.; Kaur, B.; Millward, G. R. J. Chromatogr. 1986,352, 3. doi: 10.1016/S0021-9673(01)83368-9(10) Knox, J. H.; Kaur, B.; Millward, G. R. J. Chromatogr. 1986,352, 3. doi: 10.1016/S0021-9673(01)83368-9

    11. [11]

      (11) Wu, X.; Hong, X. T.; Nan, J.; Luo, Z.; Zhang, Q.; Li, L.; Chen,H.; Hui, K. S. Microporous Mesoporous Mat. 2012, 160, 25.doi: 10.1016/j.micromeso.2012.04.013(11) Wu, X.; Hong, X. T.; Nan, J.; Luo, Z.; Zhang, Q.; Li, L.; Chen,H.; Hui, K. S. Microporous Mesoporous Mat. 2012, 160, 25.doi: 10.1016/j.micromeso.2012.04.013

    12. [12]

      (12) Wang, H. C.; Li, B. L.; Li, J. T.; Lin, P.; Bian, X. B.; Li, J.;Zhang, B.;Wan, Z. X. Appl. Surf. Sci. 2011, 257, 4325. doi: 10.1016/j.apsusc.2010.12.051(12) Wang, H. C.; Li, B. L.; Li, J. T.; Lin, P.; Bian, X. B.; Li, J.;Zhang, B.;Wan, Z. X. Appl. Surf. Sci. 2011, 257, 4325. doi: 10.1016/j.apsusc.2010.12.051

    13. [13]

      (13) Liu, B.; Shioyama, H.; Akita, T.; Xu, Q. J. Am. Chem. Soc.2008, 130, 5390. doi: 10.1021/ja7106146(13) Liu, B.; Shioyama, H.; Akita, T.; Xu, Q. J. Am. Chem. Soc.2008, 130, 5390. doi: 10.1021/ja7106146

    14. [14]

      (14) Liu, B.; Shioyama, H.; Jiang, H.; Zhang, X.; Xu, Q. Carbon2010, 48, 456. doi: 10.1016/j.carbon.2009.09.061(14) Liu, B.; Shioyama, H.; Jiang, H.; Zhang, X.; Xu, Q. Carbon2010, 48, 456. doi: 10.1016/j.carbon.2009.09.061

    15. [15]

      (15) Morishita, T.; Soneda, Y.; Tsumura, T.; Inagaki, M. Carbon2006, 44, 2360. doi: 10.1016/j.carbon.2006.04.030(15) Morishita, T.; Soneda, Y.; Tsumura, T.; Inagaki, M. Carbon2006, 44, 2360. doi: 10.1016/j.carbon.2006.04.030

    16. [16]

      (16) Morishita, T.; Ishihara, K.; Kato, M.; Inagaki, M. Carbon 2007,45, 209. doi: 10.1016/j.carbon.2006.09.032(16) Morishita, T.; Ishihara, K.; Kato, M.; Inagaki, M. Carbon 2007,45, 209. doi: 10.1016/j.carbon.2006.09.032

    17. [17]

      (17) Xu, B.; Peng, L.;Wang, G. Q.; Cao, G. P.;Wu, F. Carbon 2010,48, 2377. doi: 10.1016/j.carbon.2010.03.003(17) Xu, B.; Peng, L.;Wang, G. Q.; Cao, G. P.;Wu, F. Carbon 2010,48, 2377. doi: 10.1016/j.carbon.2010.03.003

    18. [18]

      (18) Zhao, C.;Wang,W.; Yu, Z.; Zhang, H.;Wang, A.; Yang, Y.J. Mater. Chem. 2010, 20, 976. doi: 10.1039/b911913b(18) Zhao, C.;Wang,W.; Yu, Z.; Zhang, H.;Wang, A.; Yang, Y.J. Mater. Chem. 2010, 20, 976. doi: 10.1039/b911913b

    19. [19]

      (19) Zhang,W.; Huang, Z. H.; Cao, G.; Kang, F.; Yang, Y. J. Power Sources 2012, 204, 230. doi: 10.1016/j.jpowsour.2011.12.054(19) Zhang,W.; Huang, Z. H.; Cao, G.; Kang, F.; Yang, Y. J. Power Sources 2012, 204, 230. doi: 10.1016/j.jpowsour.2011.12.054

    20. [20]

      (20) Xia, K.; Gao, Q.; Jiang, J.; Hu, J. Carbon 2008, 46, 1718. doi: 10.1016/j.carbon.2008.07.018(20) Xia, K.; Gao, Q.; Jiang, J.; Hu, J. Carbon 2008, 46, 1718. doi: 10.1016/j.carbon.2008.07.018

    21. [21]

      (21) Li, L. Y.; Song,W. H.; Chen, T. H. Acta Phys. -Chim. Sin. 2009,25, 2404. [李丽颖, 宋文华, 陈铁红. 物理化学学报, 2009,25, 2404.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20091020(21) Li, L. Y.; Song,W. H.; Chen, T. H. Acta Phys. -Chim. Sin. 2009,25, 2404. [李丽颖, 宋文华, 陈铁红. 物理化学学报, 2009,25, 2404.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20091020

    22. [22]

      (22) Buckley, J. J.; Lee, A. F.; Olivi, L.;Wilson, K. J. Mater. Chem.2010, 20, 8056. doi: 10.1039/c0jm01500h(22) Buckley, J. J.; Lee, A. F.; Olivi, L.;Wilson, K. J. Mater. Chem.2010, 20, 8056. doi: 10.1039/c0jm01500h

    23. [23]

      (23) Lee, S. Y.; Park, S. J. J. Solid State Chem. 2011, 184, 2655. doi: 10.1016/j.jssc.2011.07.034(23) Lee, S. Y.; Park, S. J. J. Solid State Chem. 2011, 184, 2655. doi: 10.1016/j.jssc.2011.07.034

    24. [24]

      (24) Sing, K. S.W.; Everett, D. H.; Haul, R. A.; Moscou,W. L.;Pierotti, R. A. Pure Appl. Chem. 1985, 57, 603. doi: 10.1351/pac198557040603(24) Sing, K. S.W.; Everett, D. H.; Haul, R. A.; Moscou,W. L.;Pierotti, R. A. Pure Appl. Chem. 1985, 57, 603. doi: 10.1351/pac198557040603

    25. [25]

      (25) Hong, X. T.;Wu, X.; Zhang, Q.; Xiao, M.; Yang, G.; Qiu, M.;Han, G. Appl. Surf. Sci. 2012, 258, 4801. doi: 10.1016/j.apsusc.2012.01.102(25) Hong, X. T.;Wu, X.; Zhang, Q.; Xiao, M.; Yang, G.; Qiu, M.;Han, G. Appl. Surf. Sci. 2012, 258, 4801. doi: 10.1016/j.apsusc.2012.01.102

    26. [26]

      (26) Kruk, M.; Kohlhaas, K. M.; Dufour, B.; Celer, E. B.; Jaroniec,M.;Matyjaszewski,K.; Ruoff, R. S.;Kowalewski, T.Microporous Mesoporous Mat. 2007, 102, 178. doi: 10.1016/j.micromeso.2006.12.027(26) Kruk, M.; Kohlhaas, K. M.; Dufour, B.; Celer, E. B.; Jaroniec,M.;Matyjaszewski,K.; Ruoff, R. S.;Kowalewski, T.Microporous Mesoporous Mat. 2007, 102, 178. doi: 10.1016/j.micromeso.2006.12.027

    27. [27]

      (27) Zhao, C. R.;Wang,W. K.; Yu, Z. B.; Zhang, H.;Wang, A. B.;Yang, Y. S. J. Mater. Chem. 2010, 20, 976. doi: 10.1039/b911913b(27) Zhao, C. R.;Wang,W. K.; Yu, Z. B.; Zhang, H.;Wang, A. B.;Yang, Y. S. J. Mater. Chem. 2010, 20, 976. doi: 10.1039/b911913b

    28. [28]

      (28) Wang, D.W.; Li, F.; Liu, M.; Lu, G. Q.; Cheng, H. M. Angew. Chem. Int. Edit. 2007, 47, 373.(28) Wang, D.W.; Li, F.; Liu, M.; Lu, G. Q.; Cheng, H. M. Angew. Chem. Int. Edit. 2007, 47, 373.

    29. [29]

      (29) Wang, D.W.; Li, F.; Chen, Z. G.; Lu, G. Q.; Cheng, H. M.Chem. Mater. 2008, 20, 7195. doi: 10.1021/cm801729y(29) Wang, D.W.; Li, F.; Chen, Z. G.; Lu, G. Q.; Cheng, H. M.Chem. Mater. 2008, 20, 7195. doi: 10.1021/cm801729y

    30. [30]

      (30) Kim, H.; Popov, B. N. Journal of the Electrochemical Society2003, 150, A1153.(30) Kim, H.; Popov, B. N. Journal of the Electrochemical Society2003, 150, A1153.

    31. [31]

      (31) Arulepp, M.; Permann, L.; Leis, J.; Perkson, A.; Rumma, K.;Jänes, A.; Lust, E. J. Power Sources 2004, 133, 320. doi: 10.1016/j.jpowsour.2004.03.026

      (31) Arulepp, M.; Permann, L.; Leis, J.; Perkson, A.; Rumma, K.;Jänes, A.; Lust, E. J. Power Sources 2004, 133, 320. doi: 10.1016/j.jpowsour.2004.03.026

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  680
  • 文章访问数:  1339
  • HTML全文浏览量:  16
文章相关
  • 发布日期:  2013-01-14
  • 收稿日期:  2012-09-25
  • 网络出版日期:  2012-11-21
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章