煤沥青基多孔碳制备及其在超级电容器中的应用进展
赵勇
摘要：以煤焦油沥青(CTP)为碳源制备煤沥青基多孔碳(CPC)并将其作为电极应用于超级电容器,既能实现煤炭资源精细化、高值化以及清洁化高效利用,又能促进新能源存储领域的发展.基于近年来孔径结构调控、形貌设计、表面化学状态优化等各种合成、改性策略在CPC结构工程和超级电容器应用中被广泛研究,深入探讨 3 种工程策略的内在机制,分析对应方法与CTP中多环芳烃的组成、相和反应性以及CPC石墨化程度之间的关系,根据不同的制备技术总结并探讨近期用于超级电容器的CPC电极研究,对比分析超级电容器CPC电极的电化学性能及其作用机理,最后讨论在CPC电极制备过程在不同策略的局限性和未来趋势.研究表明:模板、活化法在调控CPC孔径方面存在局限性,未来研究应优先通过多手段协同利用实现煤焦油的精确分离,如应侧重于超临界萃取、空气净化和胶体结构控制等研究并选择更合理氧化剂、优化氧化条件以改性氧化过程;煤沥青基碳球和炭纤维的制备过程同样存在纳米尺寸不能精细调节的问题,也需进一步引入适当的表面修饰剂以降低表面自由能,或采用更高效的氧化稳定方法以维持形貌结构,未来的研究重点应侧重于探究多种杂原子在CPC电极中的协同效应;最终的研究目标为成本效益与性能兼具的CPC产品研制,并将其应用于超级电容器等新能源器件,未来可通过采用多种研究策略且在保证成本和操作性的前提下整合多种技术手段以实现终极研究目标.
关键词：煤沥青基多孔碳超级电容器孔径结构形貌设计表面化学状态活化法工程策略
分类号：TQ127.11(非金属元素及其无机化合物化学工业)TM53(电器)
论文发表日期：2025-03-31
页数：12( 1-12 )
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