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成果简介

将生物质废料可持续地转化为具有独特电子、形态和化学结构的多孔碳,在储能应用中引起了广泛关注。Abutilon theophrasti是锦葵科一年生亚灌木草本植物,生长在许多乡村道路上。本文,贵州大学阮运军等在《Energy Fuels》期刊发表名为“Ultrahigh-Surface-Area and N,O Co-Doping Porous Carbon Derived from Biomass Waste for High-Performance Symmetric Supercapacitors”的论文,研究一个简单而高效的策略,通过高温碳化和化学活化过程,制造出从苘麻茎(ATS)中提取的N,O共掺杂的多孔碳。

优化后的ATSAC-6阳极表现出超高的表面积(3783.1 m2 g-1)和微孔率(94%),提供了卓越的比电容(电流密度为1 A g-1时为365.1 F g-1),出色的速率性能(在15 A g-1的高电流密度下保持64%)和优秀的循环稳定性(6000次循环后保持97%)。此外,研究了由两个具有不同电解质(6M KOH和[BMIM]BF4/AN)的ATSAC-6电极制造的对称超级电容器。在电流密度为0.25 A g-1时,KOH装置显示出74.81 F g-1的高比电容,而[BMIM]BF4/AN装置在功率密度为375 W kg-1时实现了51.83 Wh kg-1的显著能量密度。

图文导读

图1.(a) ATSAC的制备流程示意图。SEM图像:(b)ATSC,(c)ATSAC-4,(d)ATSAC-6和(e)ATSAC-8。

图2.ATSAC-6的TEM图像

图3.ATSACS的物理化学性质

图5.ATSAC电极的电化学性能

图6.ATSAC-6对称超级电容器的电化学性能

图7.串联或并联的两个对称超级电容器的电化学性能和实际应用

小结

综上所述,采用简单明了的高温碳化活化工艺成功合成了Abutilon theophrasti茎衍生的N,O共掺杂多孔活性炭。此外,还研究了由两个ATSAC-6电极与6M KOH和[BMIM]BF4/AN电解质组成的对称超级电容器的电化学性能。

文献:

https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.2c02916

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