厚层3D多孔石墨化活性木源碳电极制备及电化学性能研究

辛福恩¹，刘沛静²，罗建华³，梁鹿鸣¹，王鹏¹，吕丁锁¹

1. 西安交通工程学院2. 陕西国防工业职业技术学院3. 陕西铁路工程职业技术学院

摘 要：通过简单的真空辅助催化法,首次一步实现对具有超大长径比的厚层3D多孔木源碳电极进行石墨化和活化的协同处理,首次完成厚层木源碳管壁打孔。该方法在增加木源碳电极材料的孔结构和比表面积的前提下,提高该电极材料的石墨化程度,从而,使其成为具有优异电化学性能的厚层双电层电极材料。经SEM、TEM以及Raman表征可知,该方法有效实现了催化剂溶液在基底孔道内壁的均匀附着,有效克服木材管道中管道内压对基底前处理和活化石墨化效果的影响。结合电化学测试得知,该厚层木源碳电极经过活化和石墨化协同处理后,样品的石墨化程度和倍率性能较CAWC（CO₂活化电极）和WC（初始碳电极）得到显著提高,其中,I_D/I_G值依次为:0.9（AGWC）,1.05（CAWC）,1.17（WC）。电流密度从0.5 A/g增大至5 A/g后,样品AGWC倍率性能较样品CAWC和WC的提高了近1.5倍和2倍。结果表明,该方法能够实现对具有超大长径比的厚层3D多孔结构的电极材料进行活化石墨化处理,具有一定的普适性,为厚层高密度石墨化活性碳电极的制备提供技术支持。

关键词：木源碳电极;石墨化;活化;真空辅助催化法;超级电容器;