多层次结构石墨质多孔炭的制备与电化学性能研究

多孔炭材料具有较大的比表面积和孔隙容积，是优异的储能和环保用材料。如果将其孔壁构筑一定的石墨质结构，必将提高其电子输运性能而使相关性能得到提升。本课题以树脂、沥青、石油渣油等为原料，通过引入催化剂进行低温催化石墨化，并结合模板法以及传统活化工艺获得具有多层次结构的石墨质多孔炭，研究其孔隙结构和孔壁结构的调控。此外，通过在炭前驱体中引入低层数的石墨片，探索制备新型石墨质多孔炭。在此基础上，通过评价材料的电化学性能，进行材料的粒径、孔隙和孔壁结构的设计，得到具有多层次结构的储能用高性能炭材料。这对于探索新型纳米结构炭材料的研究和应用具有重要的理论价值和现实意义。

电极材料是制约超级电容器性能的关键,而多孔炭是目前最具实用价值的电容电极材料。本项目以颗粒状MgO、针状纳米Mg(OH)为模板剂，采用淀粉、酚醛树脂、沥青等不同的炭前驱体制备了多层次结构石墨质多孔炭。针状模板法获得的多孔炭以笔直的中孔作为离子传输的通道，离子扩散阻力小；中孔孔壁附近有局域石墨化的结构，电子传导阻力小。因此具有优异的倍率性能。此外，研究采用低用量的NaOH对材料进行活化，大大提高了多孔炭的表面积，比容量也大大提高。这对于新型纳米孔结构炭材料的制备和应用具有重要的理论价值和现实意义。