悬浮床加氢固体产物高值化制备超级电容器电极材料

岳艺群，张丽华，李 琢，高瑞通，陈照军，杜 辉

(青岛大学 化学化工学院，山东 青岛 266071)

重油悬浮床加氢工艺采用无载体[1]、分散度高、催化活性高、用量低(一般为数百μg/g)的分散型催化剂[2]，催化剂分散于重油中，共同通过反应器，一次性使用不回收[3]。重油加氢反应过程中，分散型催化剂作为石油焦沉积的场所，生焦前驱物在其表面逐渐缩合沉积，生成石油焦颗粒[4]，因此分散型催化剂大部集中在生成的固体产物中[5]，约占固体产物总量的25%～35%。这些固体产物灰分极高、难以利用，但同时还具有较高的经济价值[6]，作为废弃物处理会造成严重的资源浪费和环境污染。因此，有必要对重油悬浮床加氢工艺产生的固体废弃物进行资源化、高值化开发研究。

悬浮床加氢固体产物由焦炭包裹的过渡金属硫化物微粒所组成，是石油基碳复合材料的潜在前驱体[7]，可通过碳化/结构活化制备过渡金属硫化物/碳复合材料。目前，多采用化学活化法对石油焦进行造孔制备多孔碳。Jang等[8]以石油焦为原料，KOH为活化剂，石油焦/KOH质量比为1/2下浸渍，于700 ℃下活化1 h，多孔碳比表面积最高达到1740 m2/g。Tan等[9]以石油焦为碳前驱体，KOH为活化剂，石油焦/KOH质量比为1/5时，多孔碳比表面积达到2842 m2/g，具有67%的中孔率。Zhang等[10]以石油焦与沥青焦为前驱体，用KOH活化，在电流密度为0.1 A/g时，比电容为146.4 mAh/g。Yang等[11]使用含有氨、氧的气体处理后，用KOH活化，得到大量碱性含氮基团及部分孔径<1 nm的微小孔隙，具有良好的CO2吸附性能。

笔者采用重油悬浮床加氢固体产物为原料，通过化学活化的方法对其进行结构活化，研究活化剂类型、活化剂比例、活化温度及活化时间对活化产物组成结构及电化学储能性能的影响规律，为石油炼化固废物的资源化、高值化利用提供理论基础。

1 实验部分

1.1 原料和试剂

按照文献[12-14]方法制备得到悬浮床加氢固体产物(以下简称加氢固体产物(HSP))，为石油焦中均匀分散单层二硫化钼的复合结构。氢氧化钾(KOH，AR)、氢氧化钠(NaOH，AR)、无水碳酸钾(K2CO3，AR)、盐酸(HCl，AR)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF，AR)，均购自国药基团化学试剂有限公司；乙炔黑(特密高)、聚偏氟乙烯(PVDF，HSV900)、泡沫镍片(厚度1 mm)，均购自太原力之源电池销售部。

1.2 加氢固体产物结构活化

将一定量的加氢固体产物分别与活化剂KOH、NaOH、K2CO3按照质量比为1/3的比例混匀后，在Ar气氛下，于水平管式炉中800 ℃活化2.5 h。活化结束后依次用1 mol/L盐酸、去离子水洗至中性，于60 ℃真空干燥12 h。

实验采用单一变量，以加氢固体产物为前驱体，KOH为活化剂，研究不同石油焦/KOH质量比(1/1、1/3、1/5、1/7)、不同活化温度(600、700、800、900 ℃)、不同活化时间(1、1.5、2、2.5 h)对多孔碳材料的形貌及其电化学性能的影响。活化后的硫化钼/多孔碳复合材料样品命名为MoSx/HPC-X-Y-Z，其中X表示活化剂比例，Y表示活化时间，Z表示活化温度。

1.3 MoSx/HPC的表征

采用日本JEOL公司生产的JSM-2100 Plus型透射电子显微镜(TEM)观察样品的表面微观结构，晶型及分散状态。采用日本JEOL公司生产的JSM-7800F型扫描电子显微镜(SEM)对样品表面微观形貌进行表征。

采用日本理学株式会社生产的D/MAX-2500/PC型衍射分析仪，对材料的物相结构进行表征，主要测试参数：激发光源为CuKα(0.154 nm)，扫描速率10 °/min，扫描范围10°～90°。

采用北京精微高博公司生产的JW-BK100型N2等温吸附-脱附仪对样品的比表面积和孔结构进行表征。样品测试前先在100 ℃干燥预处理1 h，除水，以高纯氮(99.999%)作为吸附介质，在液氮(77.3 K)条件下进行吸附-脱附测试。其比表面积采用BET方法进行计算。

1.4 电极材料的制备及其电化学性能评价

工作电极的制备：将制备的MoSx/HPC、乙炔黑和聚偏氟乙烯按质量比7∶2∶1混合，加入适量N，N-二甲基甲酰胺，研磨成均匀的黏稠膏状物，然后用刮浆法涂覆于泡沫镍上，于110 ℃真空干燥6 h，作为工作电极。

将样品涂在泡沫镍上作为工作电极，铂片作为对电极，氧化汞电极作为参比电极，6 mol/L KOH作为电解液。采用上海辰华仪器有限公司生产的CHI 760E电化学工作站通过循环伏安(CV)、恒电流充放电(GCD)和电化学阻抗谱(EIS)测试三电极体系下硫化钼/多孔碳复合材料的电化学性能。电位均相对于氧化汞电极，测试均在常温下进行。根据式(1)计算恒电流充放电测试中电极材料单个电极的比电容(C)。

C=I×Δt/m×ΔV

(1)

其中，C为比电容，F/g；I为放电电流，A；m为电极上负载活性物质的质量，g；ΔV为放电过程电压变化差，V；Δt为放电时间，s。

水系两电极电化学性能测试主要是将两片负载相同活性物质且质量、大小、样品涂覆面积基本相近的泡沫镍作为工作电极，纤维素膜作为隔膜组成超级电容器。在两电极测试系统下，选择1 mol/L Na2SO4作为标准电解液，对构建出的对称超级电容器模型进行循环伏安测试、恒流充放电测试、交流阻抗测试以及长循环稳定性测试。

2 结果与讨论

2.1 加氢固体产物的结构表征结果

采用SEM和TEM对加氢固体产物的表面形貌和结构进行分析。图1为加氢固体产物的SEM和TEM照片。由图1(a)可见，加氢固体产物表面存在堆叠黏连现象，大小不均一。由图1(b)可见单片层二硫化钼结构，说明加氢固体产物为石油焦包裹的单层二硫化钼结构，这一特点为制备分散均匀的复合材料提供了基础结构优势。

图1 加氢固体产物的SEM和TEM照片Fig.1 SEM and TEM image of hydrocracking solid products(a)SEM；(b)TEM

2.2 活化剂种类对MoSx/HPC结构和储能性能的影响

固定石油焦/活化剂质量比为1/3，活化温度为800 ℃，活化时间为2.5 h，分别以KOH、NaOH、K2CO3为活化剂对MoSx/HPC进行造孔，探究活化剂对MoSx/HPC微观形貌和结构的影响。图2为制备的MoSx/HPC系列样品的SEM照片及XRD谱图。

由图2(a)可见，MoSx/HPC-K2CO3反应未达到K2CO3的熔盐温度，只与表面的碳反应[15]，孔隙结构不发达。由图2(b)可见，MoSx/HPC-NaOH表面粗糙，孔隙结构不均一，存在未活化好的碳颗粒。由图2(c)可见，MoSx/HPC-KOH具有发达的孔隙和交互连接的三维结构，这种结构利于缩短离子的传输路径，更易于离子的扩散和转移[16]。其中以KOH为活化剂制备的样品(MoSx/HPC-KOH)比表面积最大，高达1998.5 m2/g，远高于MoSx/HPC-NaOH及MoSx/HPC-K2CO3的比表面积1251.9和104.3 m2/g。说明在相同的活化条件下使用KOH为活化剂对材料的活化效果最好，该结论与Yang等[17]、Gu等[18]的研究结果相一致。

通过XRD对不同活化剂下制备的MoSx/HPC进行晶体结构分析。由图2(d)可见，所制备的样品均在2θ为26°和44°左右有2个特征宽峰，归属于无定形或者非晶型碳材料的(002)和(100)晶面。其中以KOH作为活化剂制备的碳材料衍射峰强度变弱，这进一步表明KOH活化程度较高，刻蚀破坏了碳材料的初始结构，降低其石墨化程度，缺陷增加，在电化学测试中能够提供更多的活性位点，利于离子的有效吸附[19]。

将上述不同活化剂下获得的MoSx/HPC样品制备成电极材料进行电化学性能测试。各电极材料在扫描速率100 mV/s下的循环伏安曲线如图3(a)所示。根据比电容的计算式[20]可知，循环伏安曲线所围面积越大，代表比容量越大。经计算MoSx/HPC-KOH的积分面积最大，证明其具有最大的比电容。当电流密度为1 A/g时不同活化剂制备的MoSx/HPC的恒电流充放电曲线见图3(b)。由图3(b)可以看出，曲线形状基本上是对称的等腰三角形，对称性良好，证明均具有良好的电化学可逆性。通过对比可以看出，在同一电流密度下，MoSx/HPC-KOH具有最长的放电时间，表明其具有良好的电容性能，拥有较大的比电容，与循环伏安测试结果相一致。根据式(1)计算得到电流密度为1 A/g时MoSx/HPC-K2CO3、MoSx/HPC-NaOH、MoSx/HPC-KOH的比电容分别为97.1、152.6和176.1 F/g。其结果与样品比表面积大小相关，比表面积越大，比电容越高。

图2 以KOH、NaOH、K2CO3为活化剂制备的MoSx/HPC系列样品的的SEM照片及XRD谱图Fig.2 SEM and XRD patterns of MoSx/HPC samples prepared with KOH，NaOH and K2CO3 as activators(a)SEM of MoSx/HPC- K2CO3；(b)SEM of MoSx/HPC-NaOH；(c)SEM of MoSx/HPC-KOH；(d)XRD patterns of different activator series samples

图3 以KOH、NaOH、K2CO3为活化剂制备的MoSx/HPC系列样品的电化学性质Fig.3 Electrochemical properties of MoSx/HPC samples prepared with KOH，NaOH and K2CO3 as activators(a)CV curves；(b)GCD curves

2.3 活化剂比例对MoSx/HPC结构和储能性能的影响

采用KOH为活化剂，固定活化温度为800 ℃，活化时间为2.5 h，分别以石油焦/KOH质量比为1/1、1/3、1/5、1/7条件下，研究不同活化剂比例对MoSx/HPC的微观形貌和结构的影响，结果见图4。

由MoSx/HPC的SEM照片(见图4(a)～(d))可知，随着石油焦/KOH质量比由1/1增加至1/7，MoSx/HPC表面粗糙度增加，孔隙结构逐渐发达。在石油焦/KOH质量比为1/1时，MoSx/HPC-1/1-2.5-800表现为大小不均一的碳颗粒，孔隙结构不发达(见图4(a))。增加石油焦/KOH质量比为1/3时，MoSx/HPC-1/3-2.5-800具有发达的孔隙和交互连接的三维结构(见图4(b))，这种结构利于缩短离子的传输路径，更易于离子的扩散和转移，从而提高倍率性能；又能为离子吸附提供较多的电活性存储位点，从而利于提高比容量。然而，进一步增加石油焦/KOH质量比为1/5和1/7时，可以观察到MoSx/HPC-1/5-2.5-800和MoSx/HPC-1/7-2.5-800，表面变得更为粗糙(见图4(c))；孔径继续发展扩大，会造成孔结构的坍塌黏连(见图4(d))，反而不利于离子的存储与转移，进而将影响其电化学性能。表1为不同活化剂比例对MoSx/HPC的比表面积和孔结构参数。由表1可以看出，随着活化剂比例逐渐增加，MoSx/HPC比表面积及孔径大小总体呈现先增大后减小的趋势；当石油焦/KOH质量比为1/3时(MoSx/HPC-1/3-2.5-800)，比表面积达到1998.5 m2/g；但当活化剂比例继续增大时，孔道结构塌陷，以至比表面积和孔径减小。

表1 石油焦/KOH质量比为1/1、1/3、1/5和1/7下制备的MoSx/HPC样品的比表面积和孔结构参数Table 1 Specific surface area and pore structure parameters of MoSx/HPC samples prepared at mass ratios of petroleum coke to KOH of 1/1，1/3，1/5 and 1/7

由N2吸附-脱附等温线(见图4(e))可见，样品具有与Ⅰ/Ⅳ型等温线类似的组合特征，其中MoSx/HPC-1/5-2.5-800以及MoSx/HPC-1/7-2.5-800样品存在明显回滞环；由图4(e)可以看出，在相对低压力区间(p/p0<0.1)，吸附量激增呈现上升趋势；在相对高压力区间(p/p0>0.4)，吸附量逐渐呈平缓上升趋势且存在由毛细管凝聚导致的回滞环。这两种现象分别说明MoSx/HPC存在微孔以及一定数量的介孔结构，与文献[21]的结论相一致。

通过XRD测试对不同活化剂比例下制备的MoSx/HPC进行晶体结构分析(见图4(f))。由图4(f)可以看出，所制备样品均在2θ为26°和44°左右有2个特征宽峰，归属于无定形碳材料(002)和(100)晶面，其中随着活化剂比例逐渐的增加，衍射峰强度变弱。这进一步表明，随着KOH比例的增加，刻蚀破坏了碳材料初始较为完整的结构，降低其晶体程度，利于离子的有效吸附。但过度的活化效应使MoSx/HPC石墨化程度降低，导电性减弱，反而不利于离子的转移与存储，进一步影响其电化学性能。

由扫描速率100 mV/s下的循环伏安曲线(见图5(a))可知，所有样品的循环伏安曲线近似矩形，说明所制备的MoSx/HPC内阻较小，具有良好的电容行为。经计算MoSx/HPC-1/3-2.5-800的积分面积最大，证明其具有最大的比电容。

由图5(b)可见，不同活化剂比例下制备的MoSx/HPC的恒电流充放电曲线基本上是对称的等腰三角形，对称性良好证明具有优异的倍率性能。通过对比可以看出，在同一电流密度下，MoSx/HPC-1/3-2.5-800具有最长的放电时间，表明其具有良好的电容性能，拥有较大的比电容，与循环伏安测试结果相一致。根据式(1)计算得知，当电流密度为1 A/g时，MoSx/HPC-1/1-2.5-800、MoSx/HPC-1/3-2.5-800、MoSx/HPC-1/5-2.5-800以及MoSx/HPC-1/7-2.5-800的比电容分别为76.1、176.1、100.9和115.8 F/g。

2.4 活化温度对MoSx/HPC结构和储能性能的影响

采用石油焦/KOH质量比为1/3，固定活化时间为2.5 h，分别在活化温度600、700、800、900 ℃下进行活化，研究不同活化温度对MoSx/HPC的微观形貌和结构的影响。

由MoSx/HPC的SEM照片(见图6(a)～(d))可知，随着活化温度由600 ℃增加至900 ℃，MoSx/HPC表面孔隙结构先增大后减小。当活化温度较低(600 ℃)时(见图6(a))，KOH主要与表面缺陷碳发生反应，活化程度比较低，伴随气体的溢出从而产生一部分小孔；当活化温度为700 ℃时(将图6(b))，活化程度加深，生成的K2CO3分解同时气体溢出会继续产生一部分孔，明显可见MoSx/HPC-1/3-2.5-700表面孔洞有所增加；当温度大于800 ℃时(见图6(c))，KOH继续与碳反应，生成的K蒸气插入碳层，使碳层晶格间距增大，孔隙也继续扩大；但过高温度(900 ℃)活化会造成结构断裂和部分孔洞坍塌的现象(见图6(d))，堵塞孔洞，不利于电解液离子的传输。表2为不同活化温度对MoSx/HPC的比表面积和孔结构参数。根据表2可知活化温度低时，碳化作用较弱，孔隙结构发展不完全；温度过高时，碳化过于强烈，从而造成了较大烧失率及孔道塌陷。

图4 石油焦/KOH质量比为1/1、1/3、1/5和1/7时MoSx/HPC的表征谱图Fig.4 Characterization spectra of MoSx/HPC at mass ratios of petroleum coke to KOH of 1/1，1/3，1/5 and 1/7(a)SEM of MoSx/HPC-1/1-2.5-800；(b)SEM of MoSx/HPC-1/3-2.5-800；(c)SEM of MoSx/HPC-1/5-2.5-800；(d)SEM of MoSx/HPC-1/7-2.5-800；(e)N2 adsorption-desorption isotherm；(f)XRD patterns of activation ratio series samples

图5 石油焦/KOH质量比为1/1、1/3、1/5和1/7时MoSx/HPC的电化学性质Fig.5 Electrochemical properties of MoSx/HPC at mass ratios of petroleum coke to KOH of 1/1，1/3，1/5 and 1/7(a)CV curves；(b)GCD curves

由N2吸附-脱附等温线(图6(e))可见，MoSx/HPC样品的吸附曲线均在低压区对N2分子产生了较大的吸附量，为典型的Ⅰ型吸附曲线，说明所制备的MoSx/HPC以微孔为主，又有少量的介孔或大孔。根据文献[22]报道，适宜的分级多孔结构和较高的比表面积可以为电解质离子提供更多的吸附脱活性位点，不仅有助于电荷在微孔结构中的存储，而且能够提供离子快速传输的通道，从而有助于促进电解液离子在介孔和大孔通道中快速的移动和传输。

表2 不同活化温度下制备的MoSx/HPC样品的比表面积和孔结构参数Table 2 Specific surface area and pore structure parameters of MoSx/HPC samples prepared at different activation temperatures

图6 不同活化温度的MoSx/HPC的表征谱图Fig.6 Characterization spectra of MoSx/HPC at different activation temperatures(a)SEM of MoSx/HPC-1/3-2.5-600；(b)SEM of MoSx/HPC-1/3-2.5-700；(c)SEM of MoSx/HPC-1/3-2.5-800；(d)SEM of MoSx/HPC-1/3-2.5-900；(e)N2 adsorption-desorption isotherm；(f)XRD pattern of activation temperature sample series

由XRD谱图(图6(f))可以看出，所有MoSx/HPC均在2θ为26°和44°附近出现了2个宽且弱的衍射峰，分别与碳材料的(002)晶面和(100)晶面相一致，其中(002)晶面说明为无定型碳结构，(100)晶面表明样品具有较弱的石墨化程度。

由扫描速率100 mV/s下的循环伏安曲线(见图7(a))可知，所有样品的循环伏安曲线均表现出良好的类矩形状，在电压为-0.6～-0.8 V范围内，循环伏安曲线存在极少量的氧化还原峰位，表明MoSx/HPC的电容储能行为主要以双电层电容为主，并伴随一定的赝电容行为，这源于原料中存在的少量金属Mo元素的影响。

图7 不同活化温度的MoSx/HPC的电化学性质Fig.7 Electrochemical properties of MoSx/HPC at different activation temperatures(a)CV curves；(b)GCD curves

由图7(b)可以看出，不同活化温度下获得的MoSx/HPC的恒电流充放电曲线基本是对称三角形，表明其电容行为主要归属于双电层电容器，与循环伏安测试的结果保持一致。根据式(1)计算得出，当电流密度为1 A/g时，MoSx/HPC-1/3-2.5-600、MoSx/HPC-1/3-2.5-700、MoSx/HPC-1/3-2.5-800以及MoSx/HPC-1/3-2.5-900的比电容分别为85.6、164.3、176.1和109.0 F/g。综合恒电流充放电和循环伏安的测试结果，得知在活化温度为800 ℃时制备的MoSx/HPC-1/3-2.5-800的比容量高、倍率性能好。

2.5 活化时间对MoSx/HPC结构和储能性能的影响

采用石油焦/KOH质量比为1/3，活化温度为800 ℃，活化时间分别为1、2、2.5、3 h下，研究不同活化时间对MoSx/HPC的微观形貌和结构的影响。

由MoSx/HPC的SEM照片(见图8(a))可知，活化时间较短时，表面刻蚀作用较小，KOH仅与原料表面的无规则碳发生反应，活化不充分。随活化时间的延长，KOH的不断渗透，与碳反应的程度不断加深，MoSx/HPC逐渐变为疏松的蜂窝状(见图8(b)、(c))，这种结构赋予了MoSx/HPC很大的比表面积，利于电解液的浸润、电荷的存储、电化学性能的提高。但活化时间超过2.5 h后(见图8(d))，由于反应的程度继续加深，孔径也不断被扩大，会造成孔壁坍塌。不同活化时间下制得的碳材料比表面积也呈现先增大后减小的趋势，如表3所示。

不同活化时间下制备的MoSx/HPC样品的吸附曲线均属于Ⅰ型等温线类型(见图8(e))。在不同活化时间下制得的MoSx/HPC吸附-脱附滞后不明显，说明其以微孔为主，并含有少量的介孔。总体而言，MoSx/HPC属于高微孔率材料。

表3 不同活化时间下制备的MoSx/HPC样品的比表面积和孔结构参数Table 3 Specific surface area and pore structure parameters of MoSx/HPC samples prepared at different activation time

图8 不同活化时间下制备的MoSx/HPC的表征谱图Fig.8 Characterization spectra of MoSx/HPC at different activation time(a)SEM of MoSx/HPC-1/3-1-800；(b)SEM of MoSx/HPC-1/3-2-800；(c)SEM of MoSx/HPC-1/3-2.5-800；(d)SEM of MoSx/HPC-1/3-3-800；(e)N2 adsorption - desorption isotherm；(f)XRD pattern of activation time sample series

由XRD谱图(见图8(f))可以看出，所制得MoSx/HPC的结构特征基本一致，在2θ为26°和44°附近均出现了2个宽且弱的衍射峰，证明MoSx/HPC中“石墨微晶”结构的存在；随着活化时间的延长，峰逐渐变弱，表明其石墨化程度降低，缺陷增加。

由不同活化时间下制备的MoSx/HPC的循环伏安曲线(图9(a))可知，MoSx/HPC的循环伏安曲线均为类矩形，展现出良好的双电层电容行为；随着活化时间延长，活化更充分，循环伏安曲线面积有所增大。由图9(b)可见，不同活化温度下获得的MoSx/HPC的恒电流充放电曲线图基本是对称三角形，同时没有明显的电压降，表明MoSx/HPC具有较小的内阻。在相同的电流密度下，活化时间为2.5 h所制备的碳材料具有最长的放电时间，这表明其具有丰富的孔隙结构从而获得良好的电容性能。利用式(1)可以算出在不同活化时间下制备的MoSx/HPC-1/3-1-800、MoSx/HPC-1/3-2-800、MoSx/HPC-1/3-2.5-800和MoSx/HPC-1/3-3-800在电流密度1 A/g时比电容分别为92.1、133.2、176.1和117.6 F/g。

通过综合考虑制备的MoSx/HPC的比表面积、孔隙结构、电化学性能以及经济成本等因素确定优选工艺条件为：石油焦/KOH质量比1/3，活化温度800 ℃，活化时间2.5 h。

2.6 水系两电极电化学性能测试结果

选定最佳条件下的样品MoSx/HPC-1/3-2.5-800进行水系两电极电化学性能测试，由扫描速率100 mV/s下的循环伏安曲线(见图10(a))可以看出，随着电压范围的增大，其循环伏安曲线均保持着良好的矩形结构，因此选用电压测试范围为0～1.8 V。同时，在不同扫描速率下循环伏安曲线仍接近理想矩形(见图10(b))，说明其归属于理想的对称双电层电容器。由图10(c)可以看出，恒电流充放电曲线是对称的等腰三角形，证明其具有良好的可逆性能。在电流密度为1 A/g下进一步计算MoSx/HPC-1/3-2.5-800对称超级电容器的比能量和比功率，结果表明，能量密度在24.2 W·h/kg时，其对应的功率密度为900.01 W/kg，该结果优于一些以废弃物为原料制备的多孔碳[23]及硫化钼基材料[24]，且在电流密度10 A/g下循环3000圈电容保持率为91.17%，具有良好的循环稳定性。

图9 不同活化时间下MoSx/HPC的电化学性质Fig.9 Electrochemical properties of MoSx/HPC at different activation time(a)CV curves；(b)GCD curves

图10 MoSx/HPC-1/3-2.5-800对称超级电容器储能性能Fig.10 Symmetric supercapacitor energy storage performance of MoSx/HPC-1/3-2.5-800(a)The voltage consists of a CV curve of MoSx/HPC-1/3-2.5-800 at different sweep rates；(b)CV curves of MoSx/HPC-1/3-2.5-800 at different voltage intervals；(c)GCD curve of MoSx/HPC-1/3-2.5-800 at different current densities；(d)Cycle 10000 MoSx/HPC-1/3-2.5-800 cycle stability

3 结 论

(1)与NaOH、K2CO3相比，以KOH为活化剂制备的MoSx/HPC具有较高的比表面积和丰富的孔隙结构。通过考察活化工艺条件对所制备MoSx/HPC表面形貌、孔隙结构、比表面积以及电化学储能性能的影响规律，确定了KOH活化法制备MoSx/HPC材料的优化工艺参数为：石油焦/KOH质量比1/3、活化温度800 ℃、活化时间2.5 h。所制得的MoSx/HPC-1/3-2.5-800具有最高的比表面积(1998.5 m2/g)，最可积孔径为2.67 nm。

(2)适宜的分级多孔结构和高比表面积，可以为电解质离子提供更多的吸附脱活性位点，有助于电解液离子的快速传输和电荷存储。在三电极体系下，MoSx/HPC-1/3-2.5-800在电流密度为1 A/g时，其比电容高达到176.1 F/g；同时，将其组装成对称超级电容器，在1 mol/L Na2SO4电解液中，电压测试范围可以拓宽至0～1.8 V，能量密度达到24.25 W·h/kg，功率密度达到900.01 W/kg。