孔分布集中、孔尺寸精确调控的酚醛树脂基微孔炭设计、合成及其离子液体超电容机制研究

项目名称： 孔分布集中、孔尺寸精确调控的酚醛树脂基微孔炭设计、合成及其离子液体超电容机制研究

项目编号： No.51302156

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 一般工业技术

项目作者： 周晋

作者单位： 山东理工大学

项目金额： 25万元

中文摘要： 精确调控碳材料微孔尺寸是开发与离子液体相匹配的高性能超级电容器炭电极材料的关键。本项目拟通过直接热解酚醛树脂羧酸盐或烷氧基取代酚醛树脂制备孔分布集中、孔尺寸可调的微孔碳材料，并研究其在离子液体中的超电容机制。利用树脂酚环上均匀分散的不同碱金属离子活化能力差异或不同链长烷氧取代基的空间效应差别，可以实现碳材料微孔尺寸的精确调控。揭示不同碱金属离子、不同烷氧取代基调控碳材料微孔尺寸的规律。分析所制备微孔炭作为离子液体超级电容器正、负极的电容行为，研究微孔炭孔尺寸与离子液体阴、阳离子大小之间的匹配规律，研究不同孔尺寸微孔炭正、负极上阴、阳离子的传输特性。研究离子液体不对称超级电容器的优化组装方法，探讨充放电过程中正、负极电容行为对电容器整体性能的影响规律。本项目的顺利实施，将形成碳材料微孔尺寸精确调控的新方法，揭示离子液体超级电容器正、负极微孔炭电极材料的选择原则。

中文关键词： 碳材料；微孔尺寸；超级电容器；电容；离子液体

英文摘要： Accurate adjustment of micropore size of carbon materials is crucial for the development of carbon materials with high capacitive performance adapted to ionic liquid electrolytes. In this proposal, phenolic resin based microporous carbon materials with narrow pore size distribution and tunable pore size will be prepared by direct pyrolysis of alkali salts of phenolic resin carboxylates or alkoxy groups substituted phenolic resins. The supercapacitance mechanism of the prepared carbons will be studied in ionic liquid electrolytes. The micropore size of the prepared carbons could be controlled with high accuracy by taking advantage of different activating ability of alkali metal （Li, Na, K, Rb, Cs）, or different steric effect of alkoxy groups, respectively. The relation of alkali metal or alkoxy groups with micropore size will be studied. The capacitive behavior of the prepared carbon materials as the positive or negative electrodes will be investigated in ionic liquid electrolytes, respectively. The adaption principle of micropore size of the prepared carbons with ion size of ionic liquids and ion transport mechanism of cation or anion on the negative or positive carbon electrode will be revealed. Optimized asymmetric supercapacitors will be explored. The effects of the capacitive behaviors of negative and positi

英文关键词： carbon materials；micropore size；supercapacitor；capacitance；ionic liquid