Hierarchical porous and N-doped carbon nanotubes derived from polyaniline for electrode materials in supercapacitors
Hierarchical porous and N-doped carbon nanotubes derived from polyaniline for electrode materials in supercapacitors
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源自聚苯胺的分级多孔氮掺杂碳纳米管，用于超级电容器电极材料
DOI：
10.1039/c4ta01465k
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发表时间：
2014-07
影响因子：
11.9
通讯作者：
Zhuo, Shuping
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Li, Zhaohui;Li, Shijiao;Si, Weijiang;Zhuo, Shuping
以聚苯胺纳米管为原料，采用预碳化和后KOH活化相结合的方法制备了具有分级孔隙率和氮掺杂的开口碳纳米管材料。采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、N2吸附、X射线光电子能谱（XPS）、能谱（EDS）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和拉曼光谱（Raman）等手段对炭材料的形貌、孔结构和表面性能进行了研究。所制备的碳材料具有典型的分级孔结构和非常高的比表面积，高达3253 m2 g-1。在6 M KOH电解液中系统地研究了所制备的炭的电化学电容性能。HPCT-4具有高电荷存储容量，在0.1 A g−1的电流密度下的比电容为365.9 F g−1，在0.1-10 A g−1的范围内具有60%的良好倍率性能，以及超过10000次循环的优异稳定性。 高电容性能可能是由于分级孔隙率与高有效表面积和杂原子掺杂效应相结合，导致电化学双层和法拉第电容贡献。
Open carbon nanotube materials with hierarchical porosity and N-doping are prepared from polyaniline nanotubes via a combination method of pre-carbonization and post-KOH activation. The morphology, pore texture and surface properties of the carbon materials are investigated by scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), N2 adsorption, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), energy dispersive spectroscopy (EDS), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and Raman spectroscopy. The prepared carbon materials have a typical hierarchical pore texture and very high specific surface area up to 3253 m2 g−1. The electrochemical capacitive performance of the prepared carbons was systematically investigated in the 6 M KOH electrolyte. HPCT-4 exhibits high charge storage capacity with a specific capacitance of 365.9 F g−1 at a current density of 0.1 A g−1, good rate capability of 60% in the range of 0.1–10 A g−1, and excellent stability over 10 000 cycles. The high capacitive performance could be due to the hierarchical porosity combined with high effective surface area and heteroatom doping effects, resulting in both electrochemical double layer and Faradaic capacitance contributions.
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