Page 39 - 《精细化工》2021年第3期
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第 3 期 王鹏飞，等: 三聚氰胺树脂碳基材料在电化学储能中的研究进展 ·459·
胺树脂复合成性能优异的电极材料。ZHANG 等 [60] 材料的放电容量（450 mA·h/g）。增强的电化学性能归
使用聚乙烯醇作为分散剂和模板剂，无需额外刻蚀 因于氮掺杂、高比表面积和三维多孔网络结构。
步骤合成可调节空腔尺寸的三聚氰胺树脂球，将其 MoS 2 具有较高的理论比容量以及石墨烯类似
用薄且未堆叠还原氧化石墨烯覆盖并桥接，进一步 的层状结构，然而纯 MoS 2 电导率低，充放电时体
使用 KOH 活化形成了三维碳空心球/还原氧化石墨 积变化大 [62-64] 。NING 等 [65] 使用三聚氰胺树脂为碳
烯（DHCSs/RGO）纳米复合材料，如图 7a、b 所示， 氮前驱体，以 SiO 2 颗粒为中孔模板剂，采用模板炭
其中经 700 ℃退火处理的 DHCSs/RGO-700 的总孔 化法形成孔道，通过原位炭化和催化生长与碳纳米
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容最高可达 0.71 cm /g。在用作锂离子电池的负极材 管（CNT）复合获得互连的 N 掺杂多孔碳-碳纳米管
料时，在 0.1 A/g 的电流密度下，经过 300 次循环其 网络，并使用水热法将 MoS 2 纳米花锚定到网络中，
可逆比容量仍高达 1360 mA·h/g，具有良好的倍率能 形成三维互连 N 掺杂多孔碳-碳纳米管（MoS 2 /NPC-
力和长循环寿命。SUI 等 [61] 将以三聚氰胺树脂和氧 NCNTs）复合材料，如图 7c 所示。丰富的孔道为电
化石墨烯为原料合成的水凝胶冷冻干燥并进行热处 解质的渗透提供通道，缩短了 MoS 2 与电解质之间
理制备了氮掺杂多孔材料。材料具有分级的多孔结构， 离子扩散距离且缓解了充放电时的体积变化，氮掺
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其比表面积高达 1170 m /g 和含氮量为 5.8%。将其用 杂有效地调节碳材料的电子性能和表面特性，从而
于锂离子电池的负极材料时，在电流密度为 100 mA/g 提高了其性能。在电流密度 200 mA/g 下，可提供
下，放电容量为 672 mA·h/g，远高于无氮石墨烯多孔 1218.7 mA·h/g 的高比容量。
图 7 碳球锚固在氧化石墨烯上的三维结构（a）与 SEM 图（b）；MoS 2 锚固而成的三维网络结构（c）与 SEM 图（d） [60,65]
Fig. 7 3D structure (a) and SEM image (b) of carbon balls anchored on graphene oxide, 3D network (c) and SEM image (d)
[60,65]
anchored by MoS 2
通过将三聚氰胺树脂与不同材料复合，缓解了 有更好的表现，研究者们提出以不同的材料和三聚
单一材料自身所固有的充放电速率能力不理想、循 氰胺树脂复合。XIONG 等 [68] 在植酸交联的三聚氰
环稳定性差等缺点。三聚氰胺树脂的加入使得材料 胺-甲醛树脂炭化的基础上，合成了氮掺杂分级多孔
具有丰富的孔道结构与氮原子掺杂，有效促进了电 碳，植酸的加入有助于增加碳骨架中的空间，使得
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解质的吸附和 Li 的转移，提高了材料的润湿性和材 材料展现出更好的电化学性能，包括高的比容量
料的电导率，从而使材料在电池电极材料的应用中 （在 1.0 A/g 时比容量为 271 F/g），以及在经过 500
表现出优异的前景。 次循环约 100%的电容保持率。YU 等 [66] 以简便的炭
2.2 超级电容器 化/活化策略使用 KOH 作为活化剂处理三聚氰胺-
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超级电容器作为一种环境友好的电化学储能装 脲-甲醛树脂，成功制备了比表面积高达 2248 m /g，
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置，因具有出色的功率密度、良好的可逆性和循环 总孔容为 4.57 m /g 的氮掺杂的多孔碳。在三电极系
性变得越来越受欢迎 [66-67] 。以三聚氰胺树脂为原料 统中，在电流密度为 1 A/g 下，比容量可达 341 F/g，
合成富氮掺杂的碳基电极材料还可为电容器提供额 在 5000 次循环后电容保持率约 92%。以其作为电
外的伪电容，受到了人们的广泛关注。 极材料的对称固态超级电容器在 1 A/g 时的最大能
2.2.1 三聚氰胺树脂与无机物复合材料 量输出为 9.60 W·h/kg。使用由所制多孔碳组装的超
为了使所制备的材料在超级电容器的应用中 级电容器可为一个发光二极管（LED）供电 60 s 以
