粉丝服务

西安建大《ACS AEM》:以橘子皮为原料制备N/S共掺杂蜂窝状碳,用于锌离子混合超级电容器


1成果简介 


锌离子混合超级电容器(ZHSCs)是新兴的电荷存储设备,继承了超级电容器和电池的许多优点。然而,诸如不理想的循环稳定性和低能量密度等问题亟待解决,这可以通过开发具有优良性能的阴极材料来实现。本文,西安建筑科技大学俞娟副教授团队在《ACS Appl. Energy Mater》期刊发表名为“Synergistic Effect of Nitrogen–Sulfur Codoping on Honeycomb-like Carbon-Based High-Energy-Density Zinc-Ion Hybrid Supercapacitors”的论文,研究以橙皮、KOH和硫脲为原料,通过活化掺杂工艺合成了N/S共掺杂的多级多孔橙皮碳(NS-OPC)。

原位光电子能谱和X射线衍射的结果表明,在充电和放电过程中分别存在-OH和Zn2+化学吸附和Zn4SO4(OH)6-5H2O。密度函数理论计算表明,双重掺杂可以促进Zn2+的化学吸附/解吸动力学,从而促进碳材料的电化学电荷储存。令人印象深刻的是,当用于组装ZHSCs时,该装置仍然具有53.9 Wh kg-1的能量密度,6063.75 W kg-1的高功率密度,以及10,000次循环后86.2%的容量保留。这项研究不仅为开发优良的C基电极材料提供了合理的技术,而且有助于了解杂原子掺杂的C材料的电荷储存过程。

2图文导读  


图1.NS-OPC合成示意图。


图2.(a、b)NS-OPC的SEM图像。(c、d)NS-OPC的TEM图像。(e) NS-OPC的元素映射结果


图3.NS-OPC、N-OPC 和 OPC 的表征


图4.NS-OPC//Zn ZHSCs的电化学性能。


图5.NS-OPC、N-OPC 和 OPC 电极在 ZHSC 中的电化学机理


图6、为了研究NS-OPCs在ZHSCs中的电荷存储机理,对不同充放电状态下的NS-OPC阴极进行了非原位XRD、XPS和拉曼表征。


3小结 


NS-OPC是通过热活化和掺杂技术制备的。共掺杂和分级多孔C基质的结合显示出快速的离子/电子转移特性,并促进了Zn2+的反应动力学。这项工作有助于开发用于ZHSC的C基材料,并为促进其实际应用提供了理论基础。


文献:

https://doi.org/10.1021/acsaem.2c03311

▼
往期精彩回顾
▼
中科院福建物构所《JMCA》:受皮肤的启发的PPG/CNT/GO水凝胶传感器,用于超灵敏医疗监测
广州大学《Carbon》:蒸气法制备N-F共掺杂空心碳球,用于微生物燃料电池
郑州大学《AM》:碳纳米点中的彩色三重态激子,用于延时照明

来源:文章来自ACS AEM网站,由材料分析与应用整理编辑。


长按,识别图中二维码,点击关注

版权与免责声明:

① 凡本网注明\"材料分析与应用\"的所有作品,版权均属于材料分析与应用,未经本网授权不得转载、摘编或利用其它方式使用。已获本网授权的作品,应在授权范围内使用,并注明\"来源:材料分析与应用\"。违者本网将追究相关法律责任。

② 本网凡注明\"来源:xxx(非本网)\"的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责,且不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。如其他媒体、网站或个人从本网下载使用,必须保留本网注明的\"稿件来源\",并自负版权等法律责任。

③ 如涉及作品内容、版权等问题,请在作品发表之日起三日内与本网联系,否则视为放弃相关权利。

本栏目精选

热门推荐

频道导航