碳气凝胶的结构重整及其电化学行为

徐子颉 吉 涛 赵 蕾 王玮衍 杨春艳 甘礼华

(同济大学化学系,上海200092)

碳气凝胶的结构重整及其电化学行为

徐子颉*吉 涛 赵 蕾 王玮衍 杨春艳 甘礼华

(同济大学化学系,上海200092)

将碳气凝胶(CAs)在金属钠熔体中于800°C加热3 h,制得结构重整的碳气凝胶(RCAs),并研究了它们的电化学行为.采用X射线粉末衍射(XRD)、激光散射拉曼(Raman)光谱、气体的吸附与脱附(BET法)、透射电子显微镜(TEM)以及电化学阻抗谱(EIS)等手段,对CAs和RCAs样品分别进行了表征.结果表明:无定形态的碳单质微粒在金属钠作用下发生结构重排;所得RCAs的比表面积比CAs的大约增加48%;RCAs中孔径在2和4 nm尺寸处,呈现比较集中的分布,孔径小于10 nm以下的孔体积占其总孔容的30%,是CAs的3倍.CAs和RCAs样品的电化学测试结果表明:RCAs内部接触电阻约为CAs的45%,并保持了明显的电容特性.

碳气凝胶;金属钠熔体;结构重整;电化学阻抗谱

1 引言

碳气凝胶(CAs)是一种由无定形碳纳米颗粒通过化学键连接构成的三维网络骨架的多孔材料,它具有比表面积大、导电性优良等特性,在新能源电池和超级电容器方面展现出重要的应用前景.1-6

随着人们对CAs材料及其应用研究工作的深入开展,对该材料性能提出了更高的要求,希望获得导电性更好的CAs材料.7,8然而,CAs的导电性与该材料的制备方法有很大的相关性.一般的制备方法是以有机物作前驱体,经过溶胶-凝胶过程,形成三维的网络骨架结构,然后通过超临界流体干燥工艺或经改进的常压干燥工艺对其干燥,再经过碳……