随着科技的发展、能源的消耗和环境的污染,目前急需高效清洁的新能源和能量转换储存相关的新技术。超级电容器作为一种有效又实用的电化学能量转换和存储技术,由于其具有较高功率密度和长循环寿命而引起人们极大关注。目前超级电容器的电极材料主要分为三大类:碳材料,金属氧化物材料和导电聚合物材料。其中纳米多孔碳(NPCs)材料被认为是最有前途的,因为它们具有相对较高的导电性、优异的化学稳定性、可控的多孔结构以及丰富的碳源。近年来,金属-有机骨架(MOFs)由于其高比表面积(SSA)和富含杂原子而引起了人们的关注。因为这些特征对制备高比表面积的具有原子掺杂的NPCs至关重要。通过惰性气氛中直接碳化MOFs是制备NPCs最常用的方法。尽管MOFs前体十分的优秀,但MOFs的固有局限性仍然会影响其在超级电容器中的电化学性能。一方面是因为MOFs衍生的碳通常表现出低的石墨化水平,另一方面是因为NPCs的颗粒之间有较大的界面电阻,这些因素会导致电极材料的导电性差,从而极大地限制了它们的电化学性能。本论文的主要工作是通过利用静电纺丝技术将ZIF-67嵌入聚丙烯腈(PAN)作为前体制备出无粘合剂的氮掺杂多孔碳纳米纤维(CNFs-N)。碳化的PAN纤维连接碳化的ZIF-67纳米颗粒,这有利于电子转移;碳化的ZIF-67将提供大量的电化学活性位点。此外,ZIf-67和PAN还同时提供氮源,这能够总的电容性能做出一定贡献。具体工作简述如下:1.CN Fs-N的制备。以PAN和ZIF-67作为前驱体,通过调节二者的比例,利用静电纺丝技术,将二者有效的组装起来;进一步在氩气氛围下,通过煅烧来制备具有自支撑能力且三维连续的CNFs-N。并对制备的CNFs-N样品的形貌和结构进行了深度表征,从而证明是我们预想的材料。2.CNFs-N在超级电容器中的电化学性能的研究。将CNFs-N直接制备成无粘合剂的电极片,并电化学性能测试。实验发现:CNFs-N材料的确能克服MOFs的固有局限性,进而得到较为不错的电化学性能。一方面在H2SO4体系下,1A g-1的电流密度下,其质量比容量能达到124 F g-1;同时在10 Ag-1的电流密度下循环10000圈仍具有92%的电容保持率。另一方面CNFs-N在H2SO4、KOH、TEABF4、BMIMPF6这四种电解液体系下测试时,发现在H2SO4体系下性能最优,这也为后续实验提供指导。