2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、碳基超級電容器具有充放電時間短、使用溫度范圍寬、循環(huán)壽命長、安全性能好等諸多優(yōu)點,是最具應(yīng)用前景的新型儲能裝置之一。但是,與二次電池相比,其能量密度較低。在保持碳基超級電容器高比功率的前提下,通過調(diào)控多孔碳電極材料的孔隙結(jié)構(gòu)來提高其能量密度是該領(lǐng)域的研究重點。研究表明,孔徑與凈電解液離子尺寸相當(dāng)?shù)某⒖滋紦碛写蟊热萘績δ芴匦?,但?大孔尺度的離子傳輸通道的缺乏影響其大倍率充放電性能。本文提出以具有分子內(nèi)有機(jī)/無機(jī)雜化特點的多面體低聚倍半

2、硅氧烷(POSS)作為碳源和產(chǎn)生均勻微孔的自模板,嵌段共聚物聚集體或者膠態(tài)晶體為產(chǎn)生有序介孔的軟、硬模板,合成出有序微/介分級孔碳。具體內(nèi)容如下:
  1.提出一種基于POSS與兩親性Pluronic型三嵌段共聚物PEO-PPO-PEO間自組裝合成分級多孔碳的新方法。由于POSS分子中硅氧籠的分子尺度模板效應(yīng)以及嵌段共聚物和所用的胺基功能化POSS化合物(籠型八胺苯基倍半硅氧烷,OAPS)間良好的組裝適應(yīng)性,所得碳既擁有十分均勻的

3、微孔(尺寸~1 nm),也擁有高度有序的介孔(尺寸~4 nm),同時,還具有超過2000 m2 g?1的高比表面積和超過1.19 cm3 g?1的大孔容。通過簡單地采用具有不同PEO/PPO比的嵌段共聚物,材料的介觀對稱性可以為二維六方(p6m)和體心立方(Im3 m)。另外,因為OAPS為富含氮元素的碳源前驅(qū)體,氮官能團(tuán)也能自發(fā)摻雜到碳材料中。由于該類分級孔碳具有孔徑接近電解液離子尺寸的均勻微孔,其在凈離子液體電解液中最大比容量達(dá)~1

4、63 F g?1,在1.0 M H2SO4水系電解液中達(dá)~216 Fg?1。由于能夠顯著減小電荷傳遞阻力,該類分級孔碳與純微孔碳相比表現(xiàn)出良好的倍率性能。當(dāng)電流密度從0.25增至10 A g?1,最優(yōu)試樣在凈離子液體和1.0 M H2SO4電解液中容量保持率分別可達(dá)94%和97%。
  2.由于商品化的Pluronic型三嵌段共聚物種類相對有限且分子量較低(通常Mw<15000),由其膠束模板產(chǎn)生的有序介孔尺寸一般難以超過5 nm

5、。為了研究介孔孔徑對分級孔碳電容性能的影響,我們進(jìn)一步以氧化硅膠態(tài)晶體為模板,籠型八胺苯基倍半硅氧烷(OAPS)為碳源,制備出含三維有序介孔、介孔孔徑在14~40 nm范圍內(nèi)精確可調(diào)的有序微/介分級孔碳。結(jié)果表明,在凈離子液體電解液中,隨著介孔孔徑增加,所得分級孔碳的倍率性能呈下降趨勢。這可能是因為介孔孔徑的增大也伴隨著孔壁的明顯變厚,反而增大了電解液向孔壁微孔內(nèi)遷移、擴(kuò)散的阻力。具有最小介孔孔徑(~14 nm)的碳試樣在電流密度為0.

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