碳化硅衍生碳的制备及其超级电容性能
Preparation and Supercapacitive Performances of SiC-CDCs
作者单位E-mail
于艳艳 武汉科技大学化学与化工学院, 湖北省煤转化与新型炭材料重点实验室, 武汉 430081  
关云锋 武汉科技大学化学与化工学院, 湖北省煤转化与新型炭材料重点实验室, 武汉 430081  
丛野 武汉科技大学化学与化工学院, 湖北省煤转化与新型炭材料重点实验室, 武汉 430081 congye626@126.com 
袁修兰 武汉科技大学化学与化工学院, 湖北省煤转化与新型炭材料重点实验室, 武汉 430081  
李轩科 武汉科技大学化学与化工学院, 湖北省煤转化与新型炭材料重点实验室, 武汉 430081;湖南大学材料科学与工程学院, 长沙 410082 xkli8524@sina.com 
张江 武汉科技大学化学与化工学院, 湖北省煤转化与新型炭材料重点实验室, 武汉 430081  
摘要: 以聚碳硅烷(PCS)为原料,通过不同温度高温热解制备碳化硅(SiC)前驱体,将得到的碳化硅前驱体在1 000℃条件下采用氯气刻蚀,成功制备了碳化硅衍生碳(SiC-CDCs)。采用X-射线衍射光谱(XRD)、拉曼光谱(Raman)、透射电子显微镜(TEM)和N2吸附-脱附法等表征方法,研究了热解温度对SiC前驱体及SiC-CDCs的物相、形貌、孔结构和分布的影响;并将制备的材料作为超级电容器的电极材料,测试了其电化学性能。结果表明:采用氯气刻蚀聚碳硅烷热解生成的SiC,可以得到具有较高比表面积和亚纳米孔(<1 nm)的SiC-CDCs;SiC-CDCs用作超级电容器的电极材料,具有较高的比电容且在不同的电流密度下均表现出良好的电容性能。
关键词: 聚碳硅烷  热解  氯气刻蚀  碳化硅衍生碳  孔结构  超级电容器
基金项目: 国家自然科学基金重点项目(No.51472186,51402221)资助。
Abstract: Silicon carbide precursors were synthesized by pyrolysis of polycarbosilane (PCS) at higher temperature. Subsequently, silicon carbide-derived carbons (SiC-CDCs) were obtained via chlorination of the SiC precursors at 1 000℃. The microstructure and morphology of the SiC-CDCs were characterized by X-ray diffraction pattern (XRD), Raman spectra, Transmission electron microscope (TEM) and N2 adsorption-desorption method. The effects of pyrolysis temperature on the crystal phase, morphology, pore size and distribution of the SiC-CDCs were investigated and the electrochemical performances as the electrode of supercapacitors were evaluated. The results show that SiC-CDCs with larger specific surface areas and sub-nanometer pores can be successfully prepared by chlorination of SiC precursors. Meanwhile, the SiC-CDCs exhibit better specific capacitances and supercapacitive performances at different current densities.
Keywords: polycarbosilane  pyrolysis  chlorine etching  silicon carbide-derived carbons  pore structure  supercapacitor
投稿时间:2016-12-18 修订日期:2017-03-13
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于艳艳,关云锋,丛野,袁修兰,李轩科,张江.碳化硅衍生碳的制备及其超级电容性能[J].无机化学学报,2017,33(5):853-859.
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