N掺杂石墨化纳米金刚石超级电容器电极材料性能

摘要

为探索制备高能量密度和高循环性能的超级电容器材料,将三聚氰胺与石墨化纳米金刚石(graphitized nano diamond,GND)混合物在N2 气氛中高温处理,制备表面 N 掺杂吸附的核壳纳米复合粒子(nitrogen doped GND,N-GND).由拉曼光谱和 X 射线衍射分析可知:N 原子掺入石墨层中,在一定程度上增加其缺陷,且不改变其晶体结构.由透射电镜分析可知:N掺杂引起GND周围石墨层出现蜷曲形状.对N-GND粉末电极进行电化学性能测试,结果表明:在扫速为 5 mV/s 时,电极比电容高达206.7 F/g;在对称两电极体系下的恒流充放电测试中,在电流密度为 0.4 A/g 时, N-GND的比电容达到 198.7 F/g;在 50 mV/s的扫描速度下,经2 000 圈循环伏安测试后,比电容仅衰减 4.23%,表现出优异的循环稳定性.以N-GND 作为新型超级电容器电极材料,掺杂吸附的石墨壳层赋予其良好的导电性,GND芯部具有高热稳定性及化学稳定性,可避免传统石墨烯叠聚问题并构造可控的介孔通道,同时N掺杂吸附可提高其电容性能.