超级电容器,由于具有功率密度高、循环寿命长、能瞬间大电流快速充放电、工作温度范围宽、安全、无污染等特点,在电动汽车、航空航天、军事等诸多领域有广阔的应用前景.电极材料决定着超级电容器的主要性能,其中多孔炭材料比电容高,循环寿命长,且资源丰富、结构多样、成本适中、是超级电容器领域最为活跃的研究方向.若进一步提高超级电容器的综合性能和实用性,炭材料则应该兼有高比表面积、高堆积比重、高中孔率、高电导率、高纯度和高性价比,以及良好的电解液浸润性.杂原子掺杂,尤其是N掺杂能显著提高炭材料的导电性和润湿性.本文以丙烯腈同时作为C源和N源,利用石墨烯的结构导向作用,合成了一种富含石墨化N的多孔炭材料,其中N含量为6.2％,石墨化N比例高达56.4％.聚丙烯腈在低温预氧化阶段发生环化、脱氢和氧化反应形成耐高温的扶梯形结构,高温炭化进行分子间的交联形成类石墨化结构,由于刚性的石墨烯片层支撑形成了多孔结构.石墨化N是N种类中最稳定的化学结构,能承受不可逆的化学或电化学氧化,又因为其在石墨烯中的形成能最低,因此利用聚丙烯腈可石墨化的特点,可以合成石墨化N丰富的多孔炭.该材料活化后比表高达787.2m2·g-1,孔容为1.98m3·g-1,拥有丰富的石墨化N和三维的多级孔结构,应用于超电测试,0.5A·g-1的电流密度下电容值达到190F·g-1.