Integrated gas expansion and activation strategy to prepare shaddock peel-derived nitrogen doped honeycomb carbon for high performance supercapacitor
Integrated gas expansion and activation strategy to prepare shaddock peel-derived nitrogen doped honeycomb carbon for high performance supercapacitor
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集成气体膨胀和活化策略制备高性能超级电容器用柚皮衍生氮掺杂蜂窝碳
DOI：
10.1007/s10934-022-01278-2
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发表时间：
2022-06
影响因子：
2.6
通讯作者：
Chang-Dai Si
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Shi-Jia Long;Chang-Dai Si
以尿素和碳酸钾（K2CO3）为混合活化剂，采用气相膨胀、活化和氮掺杂的简便集成策略制备了柚子皮衍生的氮掺杂蜂窝碳（NHPC）。尿素热分解生成氨具有氮源和气体膨胀剂的双重作用，而K2CO3则具有成孔介质的作用。NHPC结构呈蜂窝状，比表面积大（1438.5 m2 g−1），含氮量高（6.23 wt%），介孔发育良好。因此，作为超级电容器电极的NHPC在0.25 A g−1时具有225 F g−1的高比电容和良好的倍率性能。此外，在1 M K2SO4水溶液中制备的对称超级电容器在2.0 V宽电压下的能量密度高达18 W h kg−1，在3万次循环后容量保持率达到97.8%。
Shaddock peel-derived nitrogen doped honeycomb carbon (NHPC) has been prepared by a facile integrated gas expansion, activation and nitrogen doping strategy using urea and potassium carbonate (K2CO3) as the mixed activating agents. The thermal decomposition of urea to generate ammonia plays a dual role of a nitrogen source and gas expanding agent, while the K2CO3 plays a pore-creating medium. The NHPC exhibits honeycomb-like microstructure feature and possesses a large specific surface area (1438.5 m2 g−1), high nitrogen doping (6.23 wt%) and well-developed mesopores. Consequently, the NHPC used as electrode for supercapacitor exhibits high specific capacitance of 225 F g−1 at 0.25 A g−1 and good rate capability. In addition, the symmetric supercapacitor fabricated with NHPC material in 1 M K2SO4 aqueous electrolyte delivers high energy density of 18 W h kg−1 operated in the wide voltage of 2.0 V and superior cyclability of 97.8% capacity retention after 30,000 cycles.
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