One-step carbonization synthesis of hollow carbon nanococoons with multimodal pores and their enhanced electrochemical performance for supercapacitors.
One-step carbonization synthesis of hollow carbon nanococoons with multimodal pores and their enhanced electrochemical performance for supercapacitors.
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具有多峰孔的中空碳纳米茧的一步碳化合成及其增强的超级电容器电化学性能。
DOI：
10.1021/am405375s
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发表时间：
2014-01
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Xu, Qun
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhang, Jianan;Wang, Kaixi;Guo, Shaojun;Wang, Shoupei;Liang, Zhiqiang;Chen, Zhimin;Fu, Jianwei;Xu, Qun
具有多峰孔的中空碳胶囊由于其更高的离子和电子转移活性位点而非常有希望用于开发用于高性能电化学装置的新型电极材料。然而，目前，大多数以前的努力集中在多步骤的过程中合成的空心碳纳米结构与单独的孔。本文中，通过在850 °C下一步碳化Fe 2 O3/碳前体核/壳纳米纺锤体来容易地合成具有非球形空腔和多峰分级孔的中空碳纳米茧（HCNCs）。有趣的是，我们发现在碳化过程中，Fe 2 O3从内部纳米纺锤体中自动“逃逸”，导致新的HCNCs的形成。最重要的是，所获得的具有高电导率的HCNCs的纺锤形空腔可以提供多峰离子扩散路径，这可以促进超级电容器中的反应动力学。结果，基于HCNCs的超级电容器在5 mV s（-1）的给定扫描速率下表现出220.0F g（-1）的电容，比中空碳球的电容高3.5倍，即使在1000次循环后仍保持98%的初始容量的高稳定性，以及高倍率性能。该工作为通过使用具有多峰孔的非球形中空结构来增强基于HCNCs的超级电容器的性能提供了一种新的和容易的途径。
Hollow carbon capsules with multimodal pores are highly promising for developing novel electrode materials for high-performance electrochemical devices due to their more active sites for ion and electron transfer. However, at present, most of the previous efforts are focused on the multistep process for the synthesis of hollow carbon nanostructures with individual pores. Herein, hollow carbon nanococoons (HCNCs) with non-spherical cavity and multimodal hierarchical pores have been facilely synthesized via a one-step carbonization of a Fe2O3/carbon precursor core/shell nanospindle at 850 °C. We interestingly found that during the carbonization, Fe2O3 was automatically "escaped" from the inside nanospindle, leading to the formation of new HCNCs. Most importantly, the spindle-shaped cavity of the obtained HCNCs with high conductivity can offer a multimodal ion diffusion pathway, which can facilitate the reaction kinetics in a supercapacitor. As a result, the HCNCs-based supacapacitor exhibits the capacitance of 220.0 F g(-1) at a given scan rate of 5 mV s(-1), 3.5 times higher than that of hollow carbon spheres, high stability with 98% of the initial capacity maintained even after 1000 cycles, and high rate capability. This work provides a new and facile avenue for enhancing performance of a HCNCs-based supercapacitor by using the non-spherical hollow structures with multimodal pores.
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影响因子：
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作者：
Jianan Zhang;Shaojun Guo;Junyi Wei;Qun Xu;Wenfu Yan;Jianwei Fu;Shoupei Wang;Min Cao;Zhimin Chen-Zh
通讯作者：
Jianan Zhang;Shaojun Guo;Junyi Wei;Qun Xu;Wenfu Yan;Jianwei Fu;Shoupei Wang;Min Cao;Zhimin Chen-Zh
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