徐子頡 吉 濤 趙 蕾 王瑋衍 楊春艷 甘禮華

(同濟(jì)大學(xué)化學(xué)系,上海200092)

碳?xì)饽z的結(jié)構(gòu)重整及其電化學(xué)行為

徐子頡*吉 濤 趙 蕾 王瑋衍 楊春艷 甘禮華

(同濟(jì)大學(xué)化學(xué)系,上海200092)

將碳?xì)饽z(CAs)在金屬鈉熔體中于800°C加熱3 h,制得結(jié)構(gòu)重整的碳?xì)饽z(RCAs),并研究了它們的電化學(xué)行為.采用X射線粉末衍射(XRD)、激光散射拉曼(Raman)光譜、氣體的吸附與脫附(BET法)、透射電子顯微鏡(TEM)以及電化學(xué)阻抗譜(EIS)等手段,對CAs和RCAs樣品分別進(jìn)行了表征.結(jié)果表明:無定形態(tài)的碳單質(zhì)微粒在金屬鈉作用下發(fā)生結(jié)構(gòu)重排;所得RCAs的比表面積比CAs的大約增加48%;RCAs中孔徑在2和4 nm尺寸處,呈現(xiàn)比較集中的分布,孔徑小于10 nm以下的孔體積占其總孔容的30%,是CAs的3倍.CAs和RCAs樣品的電化學(xué)測試結(jié)果表明:RCAs內(nèi)部接觸電阻約為CAs的45%,并保持了明顯的電容特性.

碳?xì)饽z;金屬鈉熔體;結(jié)構(gòu)重整;電化學(xué)阻抗譜

1 引言

碳?xì)饽z(CAs)是一種由無定形碳納米顆粒通過化學(xué)鍵連接構(gòu)成的三維網(wǎng)絡(luò)骨架的多孔材料,它具有比表面積大、導(dǎo)電性優(yōu)良等特性,在新能源電池和超級電容器方面展現(xiàn)出重要的應(yīng)用前景.1-6

隨著人們對CAs材料及其應(yīng)用研究工作的深入開展,對該材料性能提出了更高的要求,希望獲得導(dǎo)電性更好的CAs材料.7,8然而,CAs的導(dǎo)電性與該材料的制備方法有很大的相關(guān)性.一般的制備方法是以有機(jī)物作前驅(qū)體,經(jīng)過溶膠-凝膠過程,形成三維的網(wǎng)絡(luò)骨架結(jié)構(gòu),然后通過超臨界流體干燥工藝或經(jīng)改進(jìn)的常壓干燥工藝對其干燥,再經(jīng)過碳化處理,最終獲得產(chǎn)品.9-12由于通過前驅(qū)體裂解產(chǎn)生的納米碳顆粒由微小的亂碳層的殘片,即碳單質(zhì)微粒雜亂無章地堆砌而成,使得CAs的導(dǎo)電性以及電容性能都不能滿足實際應(yīng)用的要求,促使人們進(jìn)一步開展對CAs進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化的研究工作.

對CAs石墨化處理是目前提高該材料導(dǎo)電性的主要途徑.由于無定形碳需要在2200°C以上的高溫條件下才能對其直接進(jìn)行石墨化,而高溫對材料結(jié)構(gòu)的破壞性極大.因此,目前普遍采用催化石墨化的方法,在1200°C左右的溫度條件下,對CAs進(jìn)行石墨化處理.在該方法中,一般將鐵、鈷、鎳、錳等金屬鹽與碳的先驅(qū)物在溶膠-凝膠過程中共凝膠,然后,經(jīng)過凝膠的干燥過程和碳化處理并在1000-1200°C條件下,對含有催化劑的CAs進(jìn)行熱處理,最終得到石墨化的CAs.13-17但是,在金屬鹽與碳前驅(qū)體的共凝膠化過程中,由于金屬離子的電荷效應(yīng),改變了原有膠體粒子的表面性質(zhì),使得共凝膠化的條件變得更加苛刻,改變了CAs原有的包括孔體積、孔徑、孔隙率及比表面積等在內(nèi)的結(jié)構(gòu)特征;另外,該方法需要使用大量的強(qiáng)酸溶液來去除殘留的金屬化合物,工業(yè)化生產(chǎn)時將產(chǎn)生大量的工業(yè)廢酸,對環(huán)境不友好.本文作者先期對無定形碳在金屬鈉熔體中的相變進(jìn)行研究,結(jié)果表明雜亂無章的碳顆粒在金屬鈉熔體中發(fā)生重排,并獲得一種在較低溫度條件下對無定形碳實施石墨化處理的方法,18為本文的研究工作奠定了基礎(chǔ).

本文在金屬鈉熔體中,實現(xiàn)了CAs骨架上的碳單質(zhì)微粒的重排并獲得了結(jié)構(gòu)重整的碳?xì)饽z(RCAs).對所得樣品分別進(jìn)行X射線粉末衍射(XRD)、拉曼激光散射(Raman)、氣體吸附-脫附(BET法)、透射電子顯微鏡(TEM)以及電化學(xué)阻抗譜(EIS)等方法的表征,研究了CAs在結(jié)構(gòu)重整前后,其結(jié)構(gòu)特征和電化學(xué)行為的變化.探討了由金屬鈉熔體引起CAs結(jié)構(gòu)改變的機(jī)理.為改善CAs材料電化學(xué)特性探索了一條新的途徑.

2 實驗

2.1 試 劑

氫氧化鉀(AR,＞96%,上海強(qiáng)順化學(xué)試劑有限公司),間苯二酚(AR,≥99.5%,上海新天峰化工有限公司),甲醛(AR,37.0%-40.0%,上海海曲化工有限公司)、十六烷基三甲基溴化銨(AR,≥99.0%,中國醫(yī)藥集團(tuán)化學(xué)試劑公司)以及鈉(CP,≥98%,中國醫(yī)藥集團(tuán)化學(xué)試劑公司).

2.2 CAs的制備

采用文獻(xiàn)12報道的制備方法,分別將間苯二酚(5.0 g)和十六烷基三甲基溴化銨(0.083 g)加入到預(yù)先配制的甲醛(6.3 g)和水(7.3 mL)溶液中,充分?jǐn)嚢柚辆鶆蚝?將該溶液移至帶玻璃塞的磨口錐形瓶中,在85°C的水浴中保溫5 d,得到半透明的凝膠,取出后在室溫下自然干燥2 d,然后在紅外燈下照射5 h,并在110°C干燥5 h,再在氮氣保護(hù)下于800°C恒溫3 h,最后得到CAs.

2.3 CAs的結(jié)構(gòu)重整

分別稱取CAs(5 g)和金屬鈉(4 g),將它們放置在帶蓋的氧化鋁坩堝中,然后將其置于管式爐中,在氮氣氣氛中,以5°C·min-1的升溫速率加熱至800°C并在該溫度下保溫3 h,然后冷卻至室溫,取出樣品并用蒸餾水洗滌至洗液的pH值為7.0,再在烘箱內(nèi)于70°C干燥,最終得到RCAs樣品.

2.4 表 征

2.4.1 材料特性

使用Adv D8型X射線衍射儀(德國,Bruker)對樣品進(jìn)行XRD表征,測試條件為40 kV,40 mA,Cu Kα射線;使用Invia型顯微共聚焦拉曼光譜儀(英國,Rainshaw)對所有樣品進(jìn)行拉曼光譜分析;使用TriStar 3000型比表面積和孔隙度分析儀(美國, Micromeritics),采用Brunauer-Emmett-Teller(BET)法分析樣品的比表面積、孔徑分布以及孔結(jié)構(gòu)特征;使用場發(fā)射透射電子顯微鏡(美國,FEI TECNAI G2S-TWIN F20型),對所得樣品進(jìn)行TEM形貌表征.

2.4.2 電化學(xué)行為

在室溫下分別將CAs、RCAs和聚四氟乙烯粘結(jié)劑按質(zhì)量比為9:1混合均勻,壓制成直徑為14 mm的薄片,每片的含碳量約為15 mg,以鎳網(wǎng)為載體,將碳片壓制于鎳網(wǎng)一端,然后將其在質(zhì)量濃度為30%的氫氧化鉀溶液中浸泡24 h,制得測試樣品.

以測試樣品作為工作電極,飽和甘汞電極作為參比電極,鎳網(wǎng)作為對電極,一起組成三電極體系,電解液為30%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的氫氧化鉀水溶液,采用CHI600D電化學(xué)工作站對CAs和RCAs分別采用循環(huán)伏安法和交流阻抗法測試.循環(huán)伏安測試條件:電勢窗口為-1.0至0 V,掃描速率為5-30 mV·s-1;交流阻抗測試條件:測試頻率為0.1-105Hz,起始電壓為0 V,振幅為0.005 V.

3 結(jié)果與討論

3.1 CAs在金屬鈉熔體中的相變

圖1為CAs和RCAs的XRD圖譜.圖1a呈現(xiàn)出無定形碳的特征衍射譜,表明經(jīng)過有機(jī)物前驅(qū)體的裂解和碳化過程,CAs的骨架結(jié)構(gòu)由無定形碳組成.圖1b為RCAs樣品的衍射圖譜,在2θ衍射角為26.085°處呈現(xiàn)一個明顯的衍射峰,是(002)晶面的特征衍射峰.根據(jù)Bragg公式,d＝λ/(2sinθ)(λ為入射X射線波長,θ為衍射角),分別計算得到d(002)值為0.3414 nm,d(100)值為0.2098 nm,不是理想的石墨晶體,因為理想石墨單晶的d(002)值為0.3354 nm.這種衍射特征譜表明,經(jīng)過在金屬鈉中的加熱處理,CAs中的無定形碳顆粒(即碳單質(zhì)微粒)在金屬鈉中發(fā)生了定向重排,形成的碳層間距增大,而增寬的碳層間距使得電解液離子在其中的滲透與擴(kuò)散變得更加容易,對提高該材料的電容特性十分有利.

顯微激光拉曼光譜能夠反映分析對象表面及其以下約50 nm范圍內(nèi)的信息,具備分析碳結(jié)構(gòu)的能力.圖2為CAs和RCAs樣品的Raman圖譜.圖譜中1360 cm-1處的峰被稱為D峰,表示相同碳原子對激光的響應(yīng)模式;1580 cm-1處的峰被稱為G峰,表示不同碳原子對激光的響應(yīng)模式;2660 cm-1處的峰被稱為G?峰,表示相同碳原子和不同碳原子對激光的綜合響應(yīng)模式,即反映了處于三維結(jié)構(gòu)中的碳原子對激光的響應(yīng)模式.在圖2中,CAs和RCAs樣品的D峰和G峰的積分強(qiáng)度比值R(ID/IG)分別為0.612和0.929,反映出RCAs具有較為完整的晶型結(jié)構(gòu).因為其倒數(shù)(R-1)與網(wǎng)平面上微晶的平均尺寸或無缺陷區(qū)域成正比關(guān)系.19-21另外,CAs的Raman譜圖(如譜線2a所示)中的D峰和G峰的半峰寬較大,而且這兩個譜峰重疊部分較多,沒有明顯的分離;在 RCAs的Raman圖譜(如譜線2b所示)中,D峰和G峰的半峰寬變窄,D峰的峰高值減小而G峰的峰高值增大,并出現(xiàn)了較強(qiáng)的G?峰.通過比較CAs和RCAs的譜圖發(fā)現(xiàn)它們的譜圖有明顯的差異,進(jìn)一步表明CAs經(jīng)過在金屬鈉熔體中加熱處理后,其骨架中處于無定形態(tài)單質(zhì)碳的有序度提高,從而證實了碳的相態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化.

對CAs和RCAs樣品的XRD、Raman譜圖的分析結(jié)果一致表明,CAs經(jīng)過在金屬鈉熔體中處理后,所得RCAs樣品中的碳單質(zhì)微粒排布呈現(xiàn)出各向異性的三維晶格特征,不同于CAs中的碳單質(zhì)微粒雜亂無章的分布.當(dāng)CAs與金屬鈉熔體一起加熱時, CAs中三維網(wǎng)絡(luò)骨架中存在的連通孔道有利于金屬鈉熔體向碳單質(zhì)微粒表面的滲透與擴(kuò)散,改善了無定形碳發(fā)生相變的動力學(xué)環(huán)境;另外,金屬鈉作為熱的載體,一方面通過熱運動使其本身和碳單質(zhì)微粒能夠更好地相互接觸,隔絕碳單質(zhì)與氣相的接觸,減小了它們與氣相之間的溫度梯度;另一方面,碳單質(zhì)微粒發(fā)生重排時釋放出的結(jié)晶熱能夠及時向周圍環(huán)境釋放,形成有利于碳單質(zhì)微粒重排的熱力學(xué)環(huán)境.當(dāng)碳單質(zhì)在金屬鈉熔體中的最初熱力學(xué)活度不同于骨架中碳單質(zhì)的活度時,發(fā)生了碳單質(zhì)的質(zhì)量遷移和再結(jié)晶,從而導(dǎo)致無定形態(tài)的碳單質(zhì)微粒發(fā)生相變.

3.2 CAs在金屬鈉中的孔結(jié)構(gòu)變化

CAs在金屬鈉熔體中發(fā)生相變后,引起的孔結(jié)構(gòu)變化反映在所得樣品的氮氣吸附-脫附低溫曲線上,如圖3所示.圖中可見,CAs和RCAs樣品的氮氣吸附-脫附低溫曲線形狀相似,它們都屬于IV型孔結(jié)構(gòu),表明CAs經(jīng)過結(jié)構(gòu)重整后,氣凝膠基本的介孔結(jié)構(gòu)特征并沒有明顯的改變,也表明金屬鈉熔體在三維網(wǎng)絡(luò)骨架中的滲透、擴(kuò)散以及凝固并沒有破壞氣凝膠的基本骨架結(jié)構(gòu).但是,在RCAs樣品的吸附-脫附低溫曲線中,可以觀察到脫附滯后環(huán)在較低的相對壓力處合并,顯示出形成插層孔的吸附-脫附特征,而CAs樣品的吸附-脫附低溫曲線中則體現(xiàn)出堆積微孔的吸附-脫附特征.插層孔的形成原因是CAs骨架中的碳單質(zhì)微粒在金屬鈉熔體作用下定向重排,使得原本由碳單質(zhì)微粒堆積而成的封閉微孔被打開,形成開放的插層孔.

圖3 CAs和RCAs的氮氣吸附-脫附等溫線和孔徑分布(內(nèi)插圖)Fig.3 Nitrogen adsorption-desorption isotherms and pore size distributions(inset)of CAs and RCAs

圖3中的內(nèi)插圖代表CAs和RCAs樣品的孔徑分布曲線.從中可見,RCAs在2和4 nm的孔徑處,分別有較為集中的孔徑分布,而在CAs樣品中,沒有觀察到在10 nm以下出現(xiàn)集中的孔徑分布.對它們的吸附-脫附特性進(jìn)一步分析可知,RCAs樣品在2 nm以下以及在2-4 nm之間的單位質(zhì)量的孔體積分別為0.11和0.17 cm3,而CAs在這兩個孔徑區(qū)段的孔體積分別是0.030和0.0089 cm3.另外,在RCAs樣品中,孔徑小于10 nm以下的孔體積占其總孔體積的比例為30%,而在CAs樣品中,這個比例數(shù)值僅為10%,表明CAs經(jīng)過結(jié)構(gòu)重整,其骨架上原本由碳單質(zhì)微粒堆積包圍而成的封閉的微孔,隨著碳單質(zhì)微粒在金屬鈉熔體作用下發(fā)生重排,逐漸形成開放的孔,使得孔體積顯著增多.

CAs在金屬鈉熔體中發(fā)生結(jié)構(gòu)重整,不僅改變了氣凝膠骨架上的孔結(jié)構(gòu),而且大大提高了它們的比表面積.實驗測量發(fā)現(xiàn),RCAs樣品的比表面積為1017 m2·g-1,而CAs樣品的比表面積僅為688 m2· g-1,增幅高達(dá)48%.因為CAs在金屬鈉熔體中發(fā)生結(jié)構(gòu)重整以后,碳單質(zhì)微粒更多的端面被顯露出來,有益于比表面積的提高,而介孔體積的增多以及比表面積的增大對改善材料的電容特性十分有利.

圖4是CAs和RCAs樣品的TEM照片.由圖知, CAs中碳單質(zhì)微粒呈現(xiàn)雜亂無章的堆積狀態(tài),其中分布著由碳微粒所包圍的封閉微孔;在RCAs樣品中,能夠清楚地看到碳單質(zhì)微粒發(fā)生的重排以及其中分布有大量層狀孔的形貌.CAs骨架中的碳單質(zhì)微粒在金屬鈉作用下發(fā)生有一定趨向性的重排,碳單質(zhì)微粒之間的間隙有所增大并在其間形成大量的層狀孔.

3.3 CAs和RCAs的電化學(xué)性能

3.3.1 CAs和RCAs的循環(huán)伏安曲線

循環(huán)伏安測試常用于檢測電極/溶液組成的電化學(xué)體系的電容特性.由CAs和RCAs分別與電解質(zhì)溶液組成電化學(xué)體系的循環(huán)伏安曲線,如圖5所示.當(dāng)掃描速率從5到30 mV·s-1變化時,CAs樣品的循環(huán)伏安曲線基本沒有呈現(xiàn)出類似矩形的電勢窗口,而且它們的窗口大小幾乎沒有隨著掃描速率的變化發(fā)生改變,表明此時的CAs沒有展現(xiàn)出明顯的電容特性變化,但是,隨著掃描速率的增大,電勢窗口發(fā)生偏轉(zhuǎn),表明電子在界面?zhèn)鬟f過程中所受阻力增大;RCAs樣品同樣隨著掃描速率的增大,曲線中的電勢窗口面積逐漸變大,而且電勢窗口的形狀逐漸向矩形發(fā)展,表明此時RCAs作為電極,隨著掃描速率的增大,電子在界面?zhèn)鬟f過程中所受阻力沒有明顯增大,而且該電化學(xué)體系呈現(xiàn)出較為明顯的電容性能.

圖4 CAs(a)和RCAs(b)的TEM照片F(xiàn)ig.4 TEM images of CAs(a)and RCAs(b)

圖5 不同掃描速率(v)下CAs(a)和RCAs(b)的循環(huán)伏安曲線Fig.5 Cyclic voltammetry(CV)curves of CAs(a)and RCAs(b)with different sweep rates(v)

根據(jù)公式:Cm=(Ia+|Ic|)/(2νm),其中Ia、Ic分別為電勢窗口對應(yīng)的陽、陰極電流,v代表掃描速率,m為壓制在鎳網(wǎng)上電極片的質(zhì)量,可以計算得到電極/溶液電化學(xué)體系的比電容(Cm)值,如表1所示.從表中可見,在較低掃描速率時,RCAs/溶液的電化學(xué)體系的電容略高于CAs/溶液的電化學(xué)體系的電容值.但是,隨著掃描速率的增大,電荷在CAs/溶液界面?zhèn)鬟f過程中所受阻力明顯增大,電容值呈現(xiàn)明顯下降,而電荷在經(jīng)過結(jié)構(gòu)重整以后的RCAs/溶液界面的電荷傳遞阻力相對較小,電容值下降不明顯,表明該電化學(xué)體系的電容行為呈現(xiàn)出較好的穩(wěn)定性.

3.3.2 CAs和RCAs的Nyquist曲線

任何一個電化學(xué)體系,在理論上都可以用包含電阻和電容的等效電路表示該體系的總阻抗,電阻和電容分別代表了總阻抗的實部和虛部.電化學(xué)阻抗譜法可用以分析電極/溶液界面的交流響應(yīng)特性,用Nyquist曲線表示,線形的變化可以反映出該電化學(xué)體系動力學(xué)過程的變化,從而間接地反映出電極材料的結(jié)構(gòu)變化對其電容性能的影響.

表1 比電容(Cm)值隨掃描速率的變化Table 1 Specific capacitance(Cm)value changed with sweep rate

采用電化學(xué)阻抗譜法,可以得到由CAs和RCAs分別與電解液組成電化學(xué)體系的Nyquist曲線,如圖6所示.曲線右側(cè)是低頻區(qū),左側(cè)是高頻區(qū).在低頻區(qū),Nyquist曲線中的直線部分反映了電化學(xué)體系阻抗的實部與阻抗的虛部呈現(xiàn)線性相關(guān),體現(xiàn)出擴(kuò)散控制電極過程的特性,直線的斜率越大,表明阻抗的虛部增大,反映了該電化學(xué)體系的電容行為更加突出.從圖中可見,RCAs的Nyquist曲線(b)在低頻區(qū)域直線的斜率大于CAs的Nyquist曲線(a)中直線的斜率,表明經(jīng)過結(jié)構(gòu)重整后,電解液更容易在電極材料中擴(kuò)散,從而改善了它的電容性能.在高頻區(qū),Warburg阻抗變得不重要,電解質(zhì)溶液的歐姆電阻和電荷傳遞電阻變成電化學(xué)體系中的重要組成,在Nyquist曲線中,表示為曲線的圓弧部分.圓弧右端的延長弧線與阻抗實部坐標(biāo)軸相交處的數(shù)值,表示該電化學(xué)體系阻抗的實部.從圖中可見,由RCAs作電極材料組成的電化學(xué)體系的阻抗,明顯小于由CAs作為電極材料組成的電化學(xué)體系,說明電荷在RCAs骨架上的傳遞更加容易.這是由于CAs經(jīng)過結(jié)構(gòu)重整以后,其中的無定形碳納米顆粒發(fā)生定向重排,形成層狀碳的結(jié)構(gòu),使其導(dǎo)電能力有所提高,同時結(jié)構(gòu)重整引起材料孔結(jié)構(gòu)和孔徑分布的改變,有利于電解質(zhì)溶液在電極材料中的擴(kuò)散.繼續(xù)增大交流頻率,電極/溶液界面對高頻沒有響應(yīng),此時電化學(xué)體系的阻抗只來自電解質(zhì)溶液的歐姆電阻,因此,圖中兩條曲線中圓弧的左端部分相交,此時的交流頻率約為31 kHz.

圖6 CAs(a)和RCAs(b)的交流阻抗譜Fig.6 AC impedance spectroscopies of CAs(a)and RCAs(b)

圖7 CAs(a)和RCAs(b)的電極阻抗與頻率變化關(guān)系曲線Fig.7 Dependence of impedance of CAs(a)and RCAs(b) electrodes on frequency

3.3.3 CAs和RCAs的Bode曲線

以電化學(xué)阻抗譜測試過程中使用的頻率信號為X軸,對應(yīng)的阻抗為Y軸作圖可以得到Bode曲線,從Bode曲線可以直接得到電極/溶液電化學(xué)體系的頻率響應(yīng)特性.CAs和RCAs電極/溶液的Bode曲線如圖7所示.由圖中可見,將RCAs與CAs作為電極材料的電化學(xué)體系比較,前者在中、低頻段,顯現(xiàn)出較低的阻抗和較高的截止頻率(達(dá)到平臺時的頻率),表明RCAs作為電極材料在較寬的交流頻率變化范圍內(nèi),電容器的性能可保持穩(wěn)定,有益于擴(kuò)展電容器的應(yīng)用范圍.

4 結(jié)論

CAs在金屬鈉熔體中發(fā)生結(jié)構(gòu)重整,所得RCAs樣品在2和4 nm的孔徑處分別有較為集中的孔徑分布,而且孔徑小于10 nm以下的孔體積占其總孔容的比例為30%,比表面積增加約48%;由RCAs為電極材料組成的電化學(xué)體系的阻抗約為由CAs為電極材料組成的電化學(xué)體系阻抗時的45%,電容性能比較穩(wěn)定;RCAs的網(wǎng)絡(luò)骨架有利于電解質(zhì)在其中的擴(kuò)散與滲透,使得RCAs比CAs更容易保持電容特性.

致謝:本文實驗研究過程中的部分分析測試工作得到同濟(jì)大學(xué)化學(xué)系實驗中心的支持.

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September 26,2011;Revised:November 26,2011;Published on Web:December 6,2011.*

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Restructured Carbon Aerogels and Their Electrochemical Performances

XU Zi-Jie*JI Tao ZHAO Lei WANG Wei-Yan YANG Chun-Yan GAN Li-Hua
(Department of Chemistry,Tongji University,Shanghai 200092,P.R.China)

Restructured carbon aerogels(RCAs)were obtained by annealing carbon aerogels(CAs)in sodium melt at 800°C for 3 h and the differences in electrochemical performance between the resultant CAs and RCAs were studied.X-ray diffraction(XRD),Raman scattering spectra,gas physisorption(BET), transmission electron microscopy(TEM),and electrochemical impedance spectroscopy(EIS)were used to probe the structures of CAs and RCAs.The studies indicated that the amorphous carbon particles were rearranged in sodium melt,in which the surface area of the resultant RCAs was 48%larger than that of CAs.Two concentrated pore distributions were observed at the apertures of 2 and 4 nm in RCAs.The pore volume at apertures below 10 nm is 30%of the total volume in RCAs,which is 3 times as many as that in CAs.Electrochemical performances of both CAs and RCAs were investigated and the results indicate that the inner resistance of RCAs is only 45%of that in the sample of CAs.The results also indicate that RCAs display good performance in capacitance characteristics.

Carbon aerogel;Sodium melt;Restructure;Electrochemical impedance spectroscopy

10.3866/PKU.WHXB201112063

The project was supported by the National Natural Science Foundation of China(20973127).

國家自然科學(xué)基金(20973127)資助項目

O646;O642;O792