木糖-软模板水热法制备硼掺杂分级多孔炭球及其电化学性能
木糖-软模板水热法制备硼掺杂分级多孔炭球及其电化学性能
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DOI：
10.11862/cjic.2022.192
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发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
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通讯作者：
刘守新
中科院分区：
文献类型：
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作者：
徐州;刘宇轩;徐成凤;呼延梓涵;罗沙;李伟;刘守新
以D-木糖为炭源,月桂酸钠为模板剂,硼酸为掺杂剂,通过水热炭化方法制得硼掺杂分级多孔炭球(BPCS)。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、N2吸附-脱附测试、X射线光电子能谱(XPS)、顺磁共振波谱(EPR)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱(Raman)、X射线粉末衍射(XRD)、热重(TG)分析对样品进行表征。结果表明:月桂酸钠作为介孔造孔剂的同时,通过与D-木糖间的氢键作用使有机-有机自组装过程自发进行并形成窄尺寸分布(2~5 μm)规整炭球;硼酸在水热中催化炭源脱水降解,并以BC3、BCO_2和BC2O的形式掺杂在炭球上,掺硼后炭球与水表面接触角降低,润湿性提高。经CO_2活化、月桂酸钠高温分解以及胶质炭球的堆积分别产生微孔(0.5~1.2 nm)、介孔(3.14~35.00 nm)和大孔(60~146 nm)并形成分级结构。当硼酸加入量为0.927 5 g时多孔炭球(BPCS-1)的电化学性能最佳,在6 mol·L~(-1) KOH三电极体系中电流密度为0.5 A·g~(-1)时,比电容达287.12 F·g~(-1);两电极体系中电流密度为0.5 A·g~(-1)时比电容达151.34 F·g~(-1),能量密度达5.3 Wh·kg~(-1);电流密度为5 A·g~(-1)时进行1 000次充放电循环,电容保持率仍达96.43%。