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第 10 期 孙 立，等: 氮掺杂多孔石墨碳的制备及储能特性 ·1663·

表 1 样品的元素含量分析
Table 1 Element content of the as-prepared samples by XPS and elemental analysis
XPS（摩尔分数/%） 元素分析（质量分数/%）
Samples
C N O C N O
NPGC 86.98 6.27 6.75 85.42 6.65 7.93
GC 91.24 0 8.76 92.13 0 7.87
NPC 85.05 6.04 8.91 86.51 6.05 7.44
PC 90.88 0 9.12 91.02 0 8.98
NPGC-1 84.64 6.13 9.23 84.88 5.97 9.15
NPGC-3 90.51 3.24 6.25 90.77 3.46 5.77

且从样品 NPC 和 NPGC 的循环伏安曲线中可以观
察到较宽的氧化还原峰，这是 N 杂原子所引起的赝
电容行为 [18] 。当循环伏安的扫描速率增至 200 mV/s
时，从图 7b 可以清楚地看到，样品 GC 和 NPGC 的
CV 曲线的形状基本与低扫描速率下的形状相一致。
而样品 PC 和 NPC 在此扫速下的 CV 曲线却发生了
较为明显的变形。这是由于样品 PC 和 NPC 的石墨
化程度较低所引起的，导致在电子转移过程中发生
了阻碍作用。此外，对加入不同海带量的样品进行
了 CV 测试，结果见图 8。可以看出，样品 NPGC-1
和 NPGC-3 无论在大扫速还是小扫速下均保持原来
的形状，说明材料同样具有良好的可逆性。
2.7 计时电位分析
样品 PC、NPC、GC 和 NPGC 在电流密度为 1 A/g
时的恒电流充放电（GCD）曲线见图 9a。所有样品
均表现为等腰三角形形状。这说明以海带为碳源的
碳材料均具有良好的双电层电容。根据恒流充放电
曲线可以得出，样品的比电容分别为：PC（195 F/g），
NPC（231 F/g），GC（128 F/g）和 NPGC（267 F/g）。
样品的比电容大小为：NPGC>NPC>PC>GC。从样
品的比电容大小可以发现，PC、NPC 和 NPGC 的比
电容远远大于 GC 的比电容，这主要是因为样品 PC、
NPC 和 NPGC 具有多孔结构，而多孔结构可以方便
电解液离子的运输与转移。对 NPGC-1 和 NPGC-3
样品在 1 A/g 下进行了 GCD 测试，结果如图 9b 所
示。NPGC-1 和 NPGC-3 的比电容分别为 202、236
F/g。可以看出，随着海带量的增加，电极材料的电

图 5 (a) PC, NPC, GC 和 NPGC 的 XPS 全谱谱图; 化学性能出现先升高后降低（NPGC> NPGC-3>
(b) NPGC-1 和 NPGC-3 的 XPS 全谱谱图；(c) NPGC
NPGC-1）的趋势。这主要是因为海带衍生碳的特殊
的 N 1s XPS 谱图
Fig. 5 (a) XPS spectra of PC, NPC, GC and NPGC; (b) 结构（片层）对超级电容器的电化学性能的提升起
XPS spectra of NPGC-1 and NPGC-3; (c) N 1s 到了关键性作用。根据对比实验，还发现只有适宜
XPS spectra of NPGC 的海带加入量（2 g）才能与氮源充分聚合，得到高

2.6 循环伏安曲线分析 性能的电极材料。
样品 PC、NPC、GC 和 NPGC 在扫描速率为 2.8 倍率分析
20 mV/s 下的循环伏安（CV）曲线见图 7a，可以看 为了进一步研究样品的电化学性能，对合成样
到，所有样品的 CV 曲线均展示出良好的对称矩形， 品进行了不同电流下的充放电测试，结果见图 10。
说明所有样品在低扫速下具有很好的电容特性。并 可以看出，电极材料的比容量随着电流密度的增加