活性炭纤维是于上世纪 70 年代发展起来的新型碳素材料，其纤维直径一般在十几微米， 其比表面积大，具有分布狭窄的丰富微孔结构，容易与吸附质接触，且扩散阻力小；而且可 以根据需要制成各种形态，适用于多种用途。相比传统的活性炭，活性碳纤维直径小，与待 吸附物的接触面积大，而且接触时分布均匀，使得材料充分利用，效率提高。因此活性炭纤 维及其复合材料在电极制作领域也逐渐得到重视[19]。文献综述

碳气凝胶是由美国 Pekala 首先发现的一种新兴的轻质、多孔、可控结构的纳米多孔非晶 碳素材料，其比表面积大，导电性好，机械性能优异，存在连续的网络结构，具有高孔隙率、 高比表面积、高导电率和密度变化广等特点。碳气凝胶电极的制作中不需要使用任何黏结剂， 无需压片，从而避免了电极制作过程中电极内阻大、易脱落的问题，这有利于材料的工业化 普及[20]。但其生产周期长，生产成本高，这成了碳气凝胶实现 CDI 电极材料工业化应用道路 上不得不克服的难题[21]。

碳纳米管是日本 NEC 公司基础研究实验室的电镜专家 SumioIijima 发现的一种针状的管 型碳单质，它具有较大的表面比（长度/直径）和良好的导电导热性。利用碳纳米管制备的电 极具有独特的孔隙空间结构，因而比表面积利用率高。当碳纳米管表面通过化学作用形成官 能团时，其具有良好的吸附能力[22]。但碳纳米管纯化过程中存在的费用高、产率低、规模小 等缺点制约了其在各领域的发展。

石墨烯是由 sp2 杂化的碳原子相互紧密堆积而形成的单原子层二维材料，内部具有六角 形蜂巢结构，其最大的优势是厚度薄。其载流子迁移率快,透光率高,导热性能好,机械强度大, 这使得石墨烯在包括超级电容器、单分子探测器、集成电路等领域受到越来越广泛的关注。

近年来,石墨烯在电容去离子技术电极材料领域上也逐渐受到专家的重视[23]。 用氮原子，磷原子，硼原子等杂化原子或者含杂化原子的基团掺杂到多孔碳结构或者表

面来制备碳材料是一种有效的，能改变它们电子传递性能，并且最终提高其电化学性能的方 法[24]。R．Pietrzak 等的研究发现，碳材料的物理化学特性除了和其比表面积相关，还受其表 面掺杂的原子的种类、数量和连接方式影响。他们认为氮是其中重要的表面改性元素。引入 含氮官能团能够增强材料的供电子特性，增大材料的电容性[25]。此外，氮掺杂会使碳纳米结 构产生大量的孔洞。这些孔洞的出现会增大材料的接触面积，提高材料累积电荷的能力，而 这恰恰有利于电荷的传递[26,27]。

1。3。3  氮掺杂多孔碳材料的应用

到目前为止，诸如氮掺杂活性碳[28]，氮掺杂碳纳米纤维[29]，氮掺杂石墨烯[30]等许多不同 的氮掺杂碳材料都被证实相对于它们不含氮掺杂的对照组有着显著的电容性能的提高。由于 氮掺杂多孔碳材料优良的电化学性能，氮掺杂碳材料在电化学领域得到了广泛的应用。来,自,优.尔:论;文*网www.youerw.com +QQ752018766-

燃料电池作为新型电源，电量利用率高、绿色环保，因此广泛的被用作于各种便携式电 子设备、电动汽车的电源。其中 Pt/C 催化剂是现阶段大部分燃料电池反应的重要催化剂。但 这种催化剂目前还存在一些问题：（1）Pt 作为贵金属其成本居高不下（2）燃料电池长期使用 易引起 Pt 纳米颗粒的聚集，从而降低催化剂的催化活性[31](3)电池在使用过程中会产生类 CO 中间体，导致催化剂中毒。使用氮掺杂多孔碳材料来作为电池催化剂载体，可以有效的提高 催化剂的催化活性[32]；使得催化剂颗粒粒径尺寸减小，有利于提高催化剂颗粒的分散水平； 加强催化剂纳米颗粒与载体两者之间的化学键作用，抑制催化剂颗粒聚集现象的发生，进而 延长了催化剂的使用寿命；改变催化剂纳米颗粒电子构造，提高了催化剂原有的催化活性。 另外， 氮掺杂多孔碳材料在超级电容器上的应用近年来也不断得到重视和发展。 Hulicova[33]等以三聚氰胺为原料，经过碳化作用得到了富氮多孔碳材料，并对该材料在水相和 非水相电解质中的性能进行了研究。实验结果表明，通过该方法制备的富氮多孔碳材料具有 良好的超级电容器特性。Jurewicz 等[34]分别设置了活化和氨氧化反应改性两种不同方法制备 氮掺杂碳纳米管的对照实验组。通过对比两组试验他们认为，氮元素的掺杂改变了石墨烯层 状结构的电子给体和受体的性能，氮的引入还增加电极和电解液之间的润湿性，从而增加了