Nitrogen-doped hollow carbon spheres for supercapacitors
Nitrogen-doped hollow carbon spheres for supercapacitors
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用于超级电容器的氮掺杂空心碳球
DOI：
10.1007/s10853-016-0604-2
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发表时间：
2017-03
影响因子：
4.5
通讯作者：
Li Shuhui
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Chen Aibing;Wang Yuying;Yu Yifeng;Sun Hexu;Li Yunqian;Xia Kechan;Li Shuhui
我们采用模板法制备了高掺氮空心碳球(HNHC)。二氧化硅微球作为硬模板，离子液体如1-十六基-3-甲基咪唑溴(CMMB)作为阳离子表面活性剂，间苯二酚甲醛(RF)树脂作为碳源，三聚氰胺作为氮源。包覆过程中使用的CMMB提高了二氧化硅微球在反应介质中的分散性，并在碳骨架中引入了氮原子。CMMB、SiO_2球体和RF树脂通过静电相互作用自组装成无机-有机核壳结构。经三聚氰胺处理后，样品的含氮量进一步提高，可以提高超级电容器的性能。由于高含氮量、比表面积和独特的中空结构，HNHC在0.2A g−1in 6 MKOH下表现出368F g−1的可逆比电容，并在5.0A g−1下保持良好的高容量保持能力(85.1%)，最长可达5000次循环。这些结果表明，具有高氮含量、比表面积和中空结构的HNHC是一种很有前途的超级电容器电极材料。
We present high nitrogen-doped hollow carbon spheres (HNHCSs) via cooperative template-directed coating method. The SiO2spheres serve as hard template; ionic liquids, such as 1-hexadecyl-3-methylimidazolium bromide (CMMB), serve as cationic surfactant; resorcinol formaldehyde (RF) resins as carbon source; and melamine as nitrogen source. The CMMB used in the coating procedure improves the SiO2spheres dispersion in the reaction media and introduces nitrogen atom into carbon skeleton. The CMMB, SiO2spheres, and RF resins self-assemble into inorganic–organic core–shell structures through electrostatic interaction. After being treated with melamine, the nitrogen content of the sample further improved, which can enhance the performance of supercapacitor. Due to high nitrogen content, specific surface area, and unique hollow structure, the HNHCSs exhibit a reversible specific capacitance of 368 F g−1at 0.2 A g−1in 6 M KOH, and maintains a good high-class capacitance retention capability (85.1%) at 5.0 A g−1for up to 5000 cycles. These results show that the HNHCSs with high nitrogen content, specific surface area, and hollow structure represent a promising alternative of efficient electrode material for supercapacitor.
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