水熱法制備氮摻雜石墨烯水凝膠及其超電容性能研究

季鳴童，鄭偉超

(東北石油大學秦皇島校區，秦皇島 066004)

0 引 言

由于全球能源和環境問題的迫切需要，開發高性能和低成本的清潔能源材料、器件至關重要。超級電容器以其存儲/釋放電能快速、功率密度大和使用周期長等優異性能適應了時代發展的需要，為解決能源問題提供了新的方向且具有廣闊的應用前景[1]。超級電容器性能的決定因素是電極材料，絕大多數研究都是圍繞電極材料展開，通過不斷改進電極材料獲得性能更加突出的超級電容器。

碳材料[2]是常用的電極材料，具有力學性能強、比表面積大、內阻小、穩定性好、價格低廉等優點。石墨烯是碳材料家族的重要一員，具有良好的結晶度和穩定性，比表面積達2630 m2·g-1[3]。而石墨烯片層的堆疊問題是目前研究的重點之一，這導致了石墨烯材料實際表現出的比電容比其理論值低得多[4]。所以人們提出了相關方法來提升石墨烯材料的比電容并防止石墨烯片層的二次堆疊，比如雜原子摻雜[5]及石墨烯孔隙度改善[6]等。三維結構石墨烯的合成是又一有效解決方法，因為三維框架的多孔和互連結構，使得材料的比表面積得到了很大的提升，進而增加了活性材料與電解液兩者間的活性位點[7]。因此，三維結構的石墨烯水凝膠進入了研究人員的視野，也成為了石墨烯材料新的研究方向。

三聚氰胺含氮量高達66.7wt%，是摻氮常用氮源之一?？紤]到三聚氰胺的溶解度隨溫度升高而快速增加，本研究選擇用水熱法制備三聚氰胺為氮源的氮摻雜石墨烯水凝膠，并將其用作超級電容器電極材料，對其電化學性能進行了研究。……