如何采用无酸工艺合成高性能超级电容器(SCs)用多孔炭纳米片电极材料是一个大的挑战。本文报道了一种简便且无酸的由煤焦油沥青(CTP)构建N/S共掺杂相互连接的多孔炭纳米片(NS-IPCNs)的新方法。制备的NS-IPCN_(800)具有相互连接的三维结...如何采用无酸工艺合成高性能超级电容器(SCs)用多孔炭纳米片电极材料是一个大的挑战。本文报道了一种简便且无酸的由煤焦油沥青(CTP)构建N/S共掺杂相互连接的多孔炭纳米片(NS-IPCNs)的新方法。制备的NS-IPCN_(800)具有相互连接的三维结构,这些三维结构由含有大量分级孔的二维炭纳米片组成。其中,丰富的微孔增加了离子吸附所需的活性位点,而短的中孔为离子传输提供了通道。此外,相互连接的三维结构为电子的快速传递提供了通道;掺杂的杂原子为NS-IPCNs电极提供了额外的赝电容。受益于这些优点,NS-IPCN_(800)电极在6 mol L^(−1) KOH电解液中,在0.05 A g^(−1)电流密度下的比电容达302 F g^(−1)。另外,NS-IPCN_(800)电容器在功率密度为25.98 W kg^(−1)下其能量密度达9.71 Wh kg^(−1)。更重要的是,NS-IPCN_(800)电容器在10000次循环充放电后电容保持率为94.2%,表现出优异的循环稳定性。这项工作为由CTP构建高性能储能装置用NS-IPCNs开辟了一种危害较小的策略。展开更多
利用纳米CaCO_3模板耦合原位KOH活化方法合成出超级电容器用多孔类石墨烯炭材料(PGCMs)。采用透射电子显微镜、拉曼光谱、X射线光电子能谱和N_2吸脱附技术对PGCMs进行了表征。结果表明,PGCMs的比表面积为1 542～2 305 m^2 g^(-1),其取...利用纳米CaCO_3模板耦合原位KOH活化方法合成出超级电容器用多孔类石墨烯炭材料(PGCMs)。采用透射电子显微镜、拉曼光谱、X射线光电子能谱和N_2吸脱附技术对PGCMs进行了表征。结果表明,PGCMs的比表面积为1 542～2 305 m^2 g^(-1),其取决于模板、KOH/沥青的比例和活化温度。当模板/沥青比为1.5、KOH/沥青比为1.5,在850℃恒温1 h所得PGCM的超电容性能最佳。同时,PGCMs具有相互连接的类石墨烯炭层和丰富的分级短孔。在6 M KOH电解液中,0.05A g^(-1)电流密度下,超级电容器用PGCMs电极的比容高达293 F g^(-1);在20 A g^(-1)电流密度下,其电容保持为231 F g^(-1),显示了良好的倍率性能;经7 000次循环充放电后,其电容保持率为97.4%,展现了优异的循环稳定性。此外,在BMIMPF_6离子液体电解液中,0.05 A g^(-1)电流密度下,PGCMs电极的比容高达267 F g^(-1)。PGCMs超级电容器的能量密度达148.3 Wh kg^(-1),其相应的平均功率密度为204.2 W kg^(-1)。本工作为利用廉价的纳米CaCO_3模板合成高性能超级电容器用石油沥青基多孔类石墨烯炭材料提供了一种可行的方法。展开更多
基金National Science Foundation of China(50921004 and 50632040)K.C.Wong Education Foundation,Hong KongChinese Academy of Sciences and the University of Queensland(ECR009132 and NSRSU600211)~~
文摘如何采用无酸工艺合成高性能超级电容器(SCs)用多孔炭纳米片电极材料是一个大的挑战。本文报道了一种简便且无酸的由煤焦油沥青(CTP)构建N/S共掺杂相互连接的多孔炭纳米片(NS-IPCNs)的新方法。制备的NS-IPCN_(800)具有相互连接的三维结构,这些三维结构由含有大量分级孔的二维炭纳米片组成。其中,丰富的微孔增加了离子吸附所需的活性位点,而短的中孔为离子传输提供了通道。此外,相互连接的三维结构为电子的快速传递提供了通道;掺杂的杂原子为NS-IPCNs电极提供了额外的赝电容。受益于这些优点,NS-IPCN_(800)电极在6 mol L^(−1) KOH电解液中,在0.05 A g^(−1)电流密度下的比电容达302 F g^(−1)。另外,NS-IPCN_(800)电容器在功率密度为25.98 W kg^(−1)下其能量密度达9.71 Wh kg^(−1)。更重要的是,NS-IPCN_(800)电容器在10000次循环充放电后电容保持率为94.2%,表现出优异的循环稳定性。这项工作为由CTP构建高性能储能装置用NS-IPCNs开辟了一种危害较小的策略。
基金National Natural Science Foundation of China(1361110,1710116)~~
文摘利用纳米CaCO_3模板耦合原位KOH活化方法合成出超级电容器用多孔类石墨烯炭材料(PGCMs)。采用透射电子显微镜、拉曼光谱、X射线光电子能谱和N_2吸脱附技术对PGCMs进行了表征。结果表明,PGCMs的比表面积为1 542～2 305 m^2 g^(-1),其取决于模板、KOH/沥青的比例和活化温度。当模板/沥青比为1.5、KOH/沥青比为1.5,在850℃恒温1 h所得PGCM的超电容性能最佳。同时,PGCMs具有相互连接的类石墨烯炭层和丰富的分级短孔。在6 M KOH电解液中,0.05A g^(-1)电流密度下,超级电容器用PGCMs电极的比容高达293 F g^(-1);在20 A g^(-1)电流密度下,其电容保持为231 F g^(-1),显示了良好的倍率性能;经7 000次循环充放电后,其电容保持率为97.4%,展现了优异的循环稳定性。此外,在BMIMPF_6离子液体电解液中,0.05 A g^(-1)电流密度下,PGCMs电极的比容高达267 F g^(-1)。PGCMs超级电容器的能量密度达148.3 Wh kg^(-1),其相应的平均功率密度为204.2 W kg^(-1)。本工作为利用廉价的纳米CaCO_3模板合成高性能超级电容器用石油沥青基多孔类石墨烯炭材料提供了一种可行的方法。
