Tuning nitrogen doping types and pore structures in carbon nanosheets as electrodes for supercapacitor by controlling existence form of iron species
Tuning nitrogen doping types and pore structures in carbon nanosheets as electrodes for supercapacitor by controlling existence form of iron species
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通过控制铁物质的存在形式来调节碳纳米片作为超级电容器电极的氮掺杂类型和孔隙结构
DOI：
10.1016/j.est.2019.101174
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发表时间：
2020-04
影响因子：
9.4
通讯作者：
Lei Ziqiang
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhao Rui;Peng Hui;Wang Haili;Liang Jing;Lv Yaya;Ma Guofu;Lei Ziqiang
以FeCl3•6H2O为活化剂和调节剂，直接炭化苯基聚酰亚胺纳米片，制备了具有盘片状结构和不同孔洞分布的氮掺杂分层多孔碳（HPC）。在不同的碳化温度下，通过控制HPC中Fe的存在形式，可以调节HPC的氮掺杂类型、形貌、孔隙结构和氮含量。优化后的HPC样品孔隙分布均匀，氮含量高（7.8 wt%），比表面积合适。特别是在2 M KOH电解液中，当电流密度为0.5 A g−1时，最优HPC的比电容为254 F g−1。此外，对于双电极对称电池的正负极材料，对称电池的工作电压窗口可以扩展到1.8 V，在功率密度为225 W kg - 1时提供14.4 W h kg - 1的能量密度，并且在0.5 M na2so4电解质中循环15,000次后具有93%的优良循环稳定性。
Nitrogen-doped hierarchically porous carbon (HPC) with plate-like intertwined nanosheets structures and different distributed pores is fabricated by directly carbonize phenyl polyimide nanosheets with FeCl3•6H2O as activator and regulator. Inspiringly, the nitrogen doping types, morphologies, pore structures and nitrogen content of HPC can regulate by controlling the existence form of Fe species in HPC under different carbonization temperature. The optimal HPC sample possesses the uniform distributed pores, the high N content (7.8 wt%) and the appropriate specific surface area. Especially, the optimal HPC shows satisfactory specific capacitance of 254 F g−1at the current density of 0.5 A g−1in 2 M KOH electrolyte. Moreover, when it comes to both positive and negative electrode materials for two-electrode symmetric cell, the operating voltage window of the symmetric cell can extend up to 1.8 V and provide an energy density of 14.4 W h kg−1at power density of 225 W kg−1, as well as an excellent cycling stability of 93% capacitance retention after 15 000 cycles in 0.5 M Na2SO4electrolyte.
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