《表1 不同碳基电极材料的比表面积和电化学性能对比》

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《用于超级电容器的煤基活性炭电极材料的研究进展》

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煤是一种具有三维交联网络的非均质材料，由芳香族和氢芳香族单元组成，通过短脂肪族和醚键连接[7–9]。这种纳米晶区或团簇中含有的sp2碳同素异形体随煤化程度变化而变化，褐煤中碳含量为70%（质量分数，下同）、亚烟煤碳含量为75%、烟煤碳含量为85%、无烟煤碳含量为94%[8]。相对其他原料，更高的碳含量可维持活性炭收率在较高水平，并且煤是一种低成本资源，具有更易得、性质丰富等优点[9–10]。此外，我国煤炭储量以及产量居世界前列，以煤为原料制备活性炭可拓宽我国煤炭的应用领域，实现煤的高附加值利用。同时，煤炭的石墨化水平跨度大，石墨化水平各异的煤原料可通过不同的活化工艺最终得到不同结构、孔径分布以及含有不同官能团的煤基活性炭[11]。利用煤为原料制备的煤基活性炭具有优异的物理性质，如较高的比表面积、可调节的孔径分布、较高的电导率以及可控的形貌结构等。它们之间相互关联、相互影响，可通过不同的制备方法所得到的活性炭具有不同的形貌结构，其中三维互联结构有助于缩短离子传输距离，进而影响活性炭电化学性能。另外煤基活性炭还具有独特的化学性质，如表面官能团、灰分等等，灰分的处理方式以及表面官能团种类和数量对活性炭电化学性能有着深远的影响。不同活性炭表面化学性质主要由官能团的种类和数量决定，能够提高煤基活性炭表面和电解液离子之间的润湿性，加速离子传输，并且能够提供额外的赝电容，提高电容量[12]。因此，与其它电极材料相比，煤基活性炭具有价格低廉、比表面积大、优异的循环稳定性和倍率性能、较成熟的制备工艺以及易实现工业化生产等优点；而与其它碳基电极材料相比，煤基活性炭同样具有一定优势（对比如表1所示）。综上所述，煤是一种丰富而廉价的自然资源，被认为是一种绿色可行的替代材料，可以有效地制备活性炭等碳材料。