预氧化辅助活性化为超级电容器构建基于聚烯酸的多孔碳
Weijun Ma1, Zejia Zhu1, Xuxin Qiu1
1School of Materials Science and Engineering, Dongguan University of Technology, Dongguan, 523808, China.
Chemistry (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|February 11, 2025
概括
使用先氧化和激活方法从聚烯二 (PAN) 合成的层次性多孔碳 (HPC) 呈现出高表面积和可控制的多孔性. 这些先进的碳材料在超级电容器中表现出色,显示出高能量密度和长期稳定性.
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
- 纳米技术 纳米技术
背景情况:
- 在基于聚烯二的碳材料中量身定制多孔结构对于提高电容性能至关重要.
- 开发具有高特异面积和可控孔隙性的先进碳材料对于储能应用至关重要.
研究的目的:
- 通过使用一种新的先氧化辅助激活策略,合成层次性多孔碳 (HPC).
- 研究氧化前温度对HPC多孔结构和电化学性能的影响.
- 为了评估优化HPC材料的超级电容器性能.
主要方法:
- 聚烯二 (PAN) 被用作通过氧化前和活性化策略合成HPC的前体.
- 使用不同的氧化前温度来控制特定的表面积和孔径.
- 进行了电化学测试,以评估超级电容器设备的特定电容,能量密度,功率密度和周期寿命.
主要成果:
- 优化的HPC-300材料实现了高BET特异面积3161 m2g-1和微孔体积1.45 cm3g-1.1的高BET特异面积.
- 电化学测试显示,KOH电解液中的特异电容为314.1 F g-1在1 A g-1和213.0 F g-1在10 A g-1之间.
- 超级电容器表现出高能量密度 (高达21.1Wh kg-1) 和出色的电容保持率 (98.1%超过20,000个周期).
结论:
- 预氧化与活性化方法相结合,对于制备基于PAN的高性能多孔碳是有效的.
- 合成的HPC具有用于先进超级电容应用的理想特性.
- 这一战略为开发下一代储能材料提供了一个有前途的途径.
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