Page 40 - 《精细化工》2021年第3期

·460· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷

上，进一步证明了材料的可行性。SHAO 等 [36] 以三 连接的微孔、中孔和大孔结构使得材料表现出良好
聚氰胺树脂、煤焦油沥青、乙酸镁和 KOH 等制备 的电容性能。WANG 等 [70] 则将 Mg(OH) 2 作为模板
了 N 质量分数高达 8.22%的 3D 泡沫状纳米片，在 剂，以三聚氰胺-甲醛-硫脲树脂制备了硫氮共掺杂
电流密度为 1 A/g 时，比容量达 349 F/g 并且具有优 的碳纳米片，如图 8 所示。与以 CaCO 3 为模板剂类
异的倍率能力和循环性能。 似，Mg(OH) 2 热解成的 MgO 和 H 2 O 在改善材料的
与单杂原子掺杂不同，共掺杂材料的物理和化 孔隙率中起到了关键的作用，并诱导了片状形态的
学性质由于协同作用而得到明显改善。ZHANG 等 [69] 形成。此外，材料中的 N、S 原子个数百分数分别
通过在三聚氰胺-甲醛树脂的聚合反应中引入 1-羟 为 21.85%和 2.33%，所产生的伪电容为总电容做出
基乙叉基-1,1-二膦酸作为催化剂和磷源，使用 SiO 2 了巨大贡献。以此材料组装的对称超级电容器在
作模板剂制得氮磷共掺杂多孔碳微球。在碳基质中 1 mol/L 的 Na 2 SO 4 和 6 mol/L 的 KOH 电解质中能量
结合大量的 N（原子个数百分比为 7.00%~15.35%） 密度分别为 30.2 和 14.4 W·h/kg。以该材料组装的电
和 P（原子个数百分比为 0.09%~0.16%），以及相互 容器点亮了红色 LED 指示器，时间长达 150 s。

图 8 N/S 共掺杂多孔碳材料的合成路线示意图 [70]
Fig. 8 Schematic illustration for the synthetic route of N/S co-doped porous carbon materials [70]

2.2.2 三聚氰胺树脂与石墨烯复合材料 的能量密度。在所制材料组装的超级电容器实际应
LI 等 [71] 将三聚氰胺树脂球/氧化石墨烯复合， 用中，串联的 4 个超级电容器阵列可以维持 LED
经由 600 ℃热解炭化后获得石墨烯片包裹碳球的 照明 12 min。从视觉上直观显示了活性氮掺杂多孔
独特三维网络结构，其氮原子个数百分比高达 碳超级电容器在放大应用中的潜力。除此之外，
31.66%。独特的 3D 网络架构和高含氮量使材料表 WU 等 [73] 、DU 等 [74] 同样通过三聚氰胺树脂与石墨
现出优异的电化学性能（在 0.2 A/g 的电流密度下， 烯的复合获得了电化学性能出色的电极材料。
表现出 720 F/g 的高比容量）。WANG 等 [72] 以三聚氰 2.2.3 三聚氰胺树脂与其他复合材料
胺-甲醛树脂为载体，通过同石墨烯热分解和碱活 YUE 等 [75] 将性能优异的有机金属框架材料
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化制备了比表面积为 1302 m /g，含氮量为 4.5%的 （ZIF-67）与三聚氰胺-甲醛树脂复合煅烧，获得了
活性 N 掺杂多孔碳。在 1 A/g 的电流密度下可提供 一种珊瑚状碳材料。ZIF-67 作为模板剂被嵌入三聚
296 F/g 的高比容量。多孔碳超级电容器在 83~ 氰胺树脂中，通过氢氟酸刻蚀炭化后得到具有大量
1609 W/kg 的功率密度下，可提供 5.0~ 3.5 W·h/kg 中孔的碳材料，其制备过程如图 9 所示。

图 9 珊瑚状碳材料的制备过程 [75]
Fig. 9 Preparation process of coral-like carbon structures [75]