共轭微孔高分子应用于超级电容器研究取得新进展

记者刘万生、通讯员、郑大连化工学院邓伟桥、吴忠帅研究员组成的合作小组最近在寻找高比容超级电容器电极材料方面取得了新的进展。成功制备了高比表面积、高氮含量的导电共轭微孔聚合物。相关结果发表在《德国应用化学》上。

超级电容器作为一种新型环保储能装置，已经广泛应用于混合动力汽车中。由于它通过双电层机制在电极上储存大量电荷，寻找具有高比表面积和高导电性的电极材料(通常是多孔碳材料)成为提高器件容量的关键。研究人员发现，掺氮碳材料可以通过氮原子引入假电容，从而储存更多电能。根据氮掺杂碳材料的研究文献，高性能电极材料需要同时具有高的比表面积和高的氮掺杂量，而这两个因素在同一种材料中往往是相反的。在目前报道的先进超级电容器电极材料中，最大比表面积一般小于3000m2/g，高比表面积材料的氮掺杂量一般小于5at%。

为了克服上述问题，合作团队跳出了氮掺杂碳材料的范畴，以TCNQ(7，7，8，8-四氰基醌二甲烷)为单体，在离子热条件下聚合，获得了一系列基于共价三嗪骨架结构的高比表面积、高氮含量的导电共轭微孔聚合物，并将其应用于超级电容器电极材料。其中，超高比表面积为3663m2/g、高氮含量为8.13%的导电共轭微孔聚合物可获得较高的比容量383F/g，明显高于市售活性炭(100-200F/g)，并具有显著的循环稳定性。本工作首次获得了高比表面积、高氮含量的导电共轭微孔聚合物，为开发高性能超级电容器电极材料提供了新思路。