1成果简介 本文,新乡学院Hui Wang等研究人员在《Chemistry - An Asian Journal》期刊发表名为“Self-Doped Hierarchical Porous Carbon Derived From Mixed Chinese Herbal Medicine Residues for High Performance Supercapacitors”的论文,研究通过在氮气氛围下采用简易的KOH活化工艺,成功从混合中药残渣中制备出具有自掺杂杂原子的多孔碳材料(YZPCs)(含氧和氮)。 所得碳材料具有高达3359 m²·g⁻¹的比表面积和分级孔结构,共同为电荷存储提供了丰富的活性位点,并促进了快速离子传输。此外,源自自掺杂杂原子的显著假电容效应(氮:1.89原子%;氧:16.11原子%)进一步提升了整体比电容。对应电极在1 A·g⁻¹电流密度下表现出344 F·g⁻¹的比电容,10 A·g⁻¹时达270 F·g⁻¹,并展现出优异的循环稳定性(10 A·g⁻¹条件下经10,000次循环后电容保持率达96%)。总体而言,本研究证明了该方法作为制造高性能超级电容器的有效且低成本途径具有巨大潜力。 2图文导读

方案一、Synthetic approach of YZPCs using mix CHMRs.

图1、SEM images of YZ (a), YZC (b), YZPC-0 (c), YZPC-1 (d), YZPC-2 (e), YZPC-3 (f), YZPC-4 (g), and TEM image of YZPC-3 (h).

图2、(a) N2 physisorption isotherms and (b) DFT pore size distributions.

图3、(a) XRD patterns and (b) Raman spectra of the five samples.

图4、Full XPS spectra survey (a), C 1s (b), O 1s (c), N 1s (d) of YZPC-3.

图5、Nyquist plots presenting the electrochemical impedance of the five YZPC samples in 6 M KOH.

图6、Electrochemical behavior of YZPC-3 symmetric device (1 M Na2SO4): (a) CV profiles at 100 mV·s−1 under different voltage windows, (b) 5–100 m V·s−1 CVs; (c) 0.5–10 A·g−1 GCDs; (d) Ragone plot (energy/power density). 3小结 综上所述,通过碳化处理后经KOH活化,成功制备出具有高比表面积(1900–3400 m²·g⁻¹)和分级孔结构的YZPCs,原料源自中药(大黄根)残渣。优化活化条件(缩短时间与适温处理)既促进了杂原子的保留(O, N),又形成了增强电解质渗透性的表面裂纹。作为超级电容器电极,YZPC-3在1 A·g⁻¹条件下展现出344 F·g⁻¹的高比电容,经10,000次循环后仍保持96%的电容保持率。采用YZPC-3制备的对称超级电容器展现出16.04 Wh·kg⁻¹的卓越能量密度,彰显其在高能量存储领域的应用潜力。除电化学性能外,本研究开辟了将草药加工废料转化为先进碳材料的实用可持续路径,兼具环境效益与技术优势。
|