表面氧气工程 催化孔调整 基于煤炭的针焦炭向容量孔状碳进行定制

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 电化学 电化学 电化学
• 碳 材料 碳材料

背景情况:

• 基于煤炭的针焦炭 (CNC) 为电容材料提供了出色的石墨结构和导电性.
• 传统的激活方法在孔隙工程和保护CNC衍生碳的石墨结构方面面临着挑战.

研究的目的:

• 为CNC衍生的多孔碳开发表面氧气工程催化孔量身定制策略.
• 为了提高来自CNC的材料的电容性能.

主要方法:

• CNC的空气氧化产生富含氧气的微区域.
• 使用KOH在低激活温度 (600°C) 和与碳比率 (1:1) 的催化蚀刻.
• 氧化温度的调整以控制特定的表面积.

主要成果:

• 实现的特定表面积在182.6至855.4 m2g-1之间,明显高于直接激活 (7.6 m2g-1).
• 优化多孔碳 (PC) 在0.5 A g-1下表现出高特异电容308.3 F g-1 ,在20 A g-1下保持212.2 F g-1 (68.8%的保留).
• 组装后的超级电容器的能量密度为8.12Wh kg-1在50.0W kg-1和卓越的循环稳定性 (在50,000个循环中保持99%的电容).

结论:

• 表面氧气工程是一种可行的策略,用于软碳的孔量身定制.
• 开发的方法有效地提高了CNC衍生的多孔碳的电容和稳定性,用于超级电容器应用.