《表1 泡沫和碳材料的孔结构及元素组成》

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《氮掺杂高比表面多孔碳的一步化学活化法制备及其超电容性能》

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采用物理吸附仪对Foam、FC600、FC700和FC800的比表面积和孔结构进行了表征，结果如图3所示。可以看出Foam的N2吸附-脱附曲线呈现出典型的Ⅲ型曲线，表明其具有一定的大孔结构，这与图2中的SEM图相一致；具有较低的N2吸附量，其比表面积为3 m2·g-1。而经过两倍碱一步活化法得到的FC600，FC700和FC800样品在相对低压处有氮气吸附量急剧上升的现象，吸附-脱附曲线均呈现出典型的Ⅰ型曲线[25]，表明这3个碳材料都存在大量的微孔，这也与图2中的TEM图结果相符合。而FC700的吸附量明显高于FC600和FC800，表明FC700具有最大的孔体积。表1列出了3个样品的比表面积和孔体积数据。FC700的孔体积1.27 cm3·g-1，明显大于FC600和FC800的孔体积，后两者的孔体积分别为0.88和0.82 cm3·g-1。而且FC700的介孔体积为0.18 cm3·g-1，占总孔体积的14%，这为电解质溶液进入内部的微孔中提供了通道，缩短了其扩散路径，减少了离子的迁移阻力。FC700的比表面积为2740 m2·g-1，同样明显高于FC600和FC800的比表面积（分别为2 020和1 866 m2·g-1）。FC700的高比表面积归因于Foam的多孔结构，这种结构有利于KOH活化剂与其充分接触，从而能够充分活化而产生大量的微孔结构。另外，由于活化前KOH的加入，会首先占据材料的孔道，可以增强材料的抗烧结能力。活化过程中，随着碳的形成，KOH与碳发生反应对碳骨架进行刻蚀，并产生H2、CO2和CO气体溢出。而钾的化合物则进入到内部碳晶格中，进行造孔。用蒸馏水洗涤样品后，除去钾的化合物，在碳材料中形成大量微孔和部分介孔，提高了碳材料的比表面积。KOH的活化过程如下[26]: