矿产综合利用

作者：张浩然, 姚素玲, 董宪姝, 付元鹏, 樊玉萍

关键词：无烟煤, 煤基多孔炭, 钾铁协同活化, 氮磷掺杂, 电极材料, 超级电容器

以晋城无烟煤为研究对象，并以绿色无污染的高铁酸钾（K2FeO4）作为活化剂，其中钾基物质作为活化造孔剂，铁基物质催化石墨化，通过一次活化获得了孔隙丰富且具有一定的石墨微晶结构的电容器用煤基多孔炭。研究了较佳的活化温度与药剂用量，并通过扫描电镜、氮吸附测试、Raman 光谱、XRD 等手段对典型样品的理化结构进行了分析，评价了其电化学储能特性。在此基础上，尝试探究N、P元素掺杂对多孔炭的结构及电化学性能的影响。结果表明，在K2FeO4一步化学活化过程中，多孔炭孔隙结构由极微孔向微孔和分级孔演变，炭微晶由无定形向石墨化结构演变；当煤与K2FeO4按质量1∶1，活化温度为900 ℃时，多孔炭的比表面积达到1 220.82 m2/g；在0.5 A/g 电流密度时，其电容值为149.47 F/g ，即使在10 A/g高电流密度时，仍有77.39%的比电容保持率；掺杂N、P元素后的多孔炭电化学性能也得到一定提升，比电容可达167.45 F/g，比电容保持率提升至87.98%。该多孔炭具有价格低廉、易获取、绿色环保等优势，具备潜在的工业应用价值。

来源：2025年第4期

《矿产综合利用》期刊编辑部

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