图4.10 电解得到的产物
(a)氮吸附脱附曲线图,(b)孔径分布图
碳材料的孔极大地依赖于其微观结构。图4.10展示了电解得到的产物的氮气吸附脱附等温曲线及孔尺寸分布曲线。SiC-CDC的等温线如图4.10(a)所示,很明显,样品的等温线存在小的滞后,这通常与多孔结构有关。SiCCDC具有881 m2/g的BET比表面积和0.71cm3/g的总孔体积,其BET比表面积是SiC前驱体(26 m2/g)的近40倍。当金属原子从碳化物晶格中提取时,剩余的碳形成多孔的CDCs结构。因此,通过从SiC相刻蚀Si原子并消除Si区域形成微孔和中孔。因此,从图4.10(b)可以观察到,产物具有宽的孔径分布,平均孔径为1.3~3.1 nm,表明存在中孔和纳米孔。
图4.10(a)是电解制备的碳化物衍生碳产物的氮气吸脱附等温线。通过吸脱附等温线可以看出,电解产物在低分压区(P/P0<0.1)氮气的吸附量较高,只在低压条件下吸附氮气,吸附量在相对压力增加时几乎没有增加,这意味着所得材料中的孔主要由微孔组成。在高压区(P/P0>0.8)氮气吸附量急剧上升且存在回滞环。产物在低压区间氮气吸附量增加显著,表明所得样品中有更多的微孔存在,且随着相对压力的增加其吸附总量也在增加,这表明在此条件下所生成的CDC中有更多的微孔生成,同时伴随着中孔的产生,但是中孔的总数以及孔径大小较小。此外高压区间的明显迟滞线也进一步说明了材料中有较多中孔结构的存在。此外产物的高压区间存在明显的迟滞线也进一步说明了材料中有较多中孔结构的存在。(www.daowen.com)
为了进一步调查电解蚀刻电压对所得CDC孔结构的影响,蚀刻所得CDCs的孔径分布陈列在图4.10(b)。可以明显看出,产物双峰孔隙结构和孔径逐渐变大。对于超级电容器而言,完美的电极碳材料应该是微孔结构与中孔结构式共存的,因为在储能过程中,实际的反应是在微孔结构中进行,而中孔结构为反应过程中电解液提供了快速的反应通道,二者相辅相成。
可以发现,利用熔盐电解制备的碳化物衍生碳具有较大的比表面积和丰富的孔结构分布,主要由大量的微孔与中孔组成,制备的样品的比表面积较大,孔径尺寸分布合理。
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