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中南大学:小麦麸皮转化为分级多孔碳材料 用于超级电容器电极

时间:2020-12-25 01:42:40

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中南大学:小麦麸皮转化为分级多孔碳材料 用于超级电容器电极

本文要点:

通过废麦麸(WB)来制备低成本,大面积电容超级电容器的麦麸基碳(WBC)电极

成果简介

生物质为超级电容器中的碳电极制造提供了另一种选择,它具有低成本和可持续的来源。本文中南大学资源加工与生物工程学院宋晓岚教授,在ChemElectroChem期刊发表名为“Preparation of Hierarchical Porous Carbon from Wheat Bran for FreeStanding Electrode of High Areal Capacitance Supercapacitor”的论文,研究通过麦麸(WB)废料用于通过碱活化合成多孔碳。

在NaOH /前体的质量比为4的情况下,麦麸碳呈分层的六边形孔,突出表面积为2562m2g-1。利用两个对称的独立式电极,所制得的碳在0.5Ag-1时的重量电容为294.3Fg-1,在2Ag-1时的50,000次循环的循环寿命为94%,而商用碳则显示269.7Fg-1在相同条件下的稳定性为75%。在20mgcm-2的大质量负载下,麦麸碳显示出出色的面积电容3.08 Fcm-2,并且在10,000个循环中该值仍可保持为2.80Fcm-2。因此,麦麸是高级碳电极的有前景的原料。

图文导读

图1、WB基碳和超级电容器的形成示意图。

图2、(a)WB得SEM图像,(b)碳化的WB,(c,d)白细胞,(e)WBC得TEM图像,(f)WBC的分层孔模型。

图3、四种碳的物理性质:(a)液态N 2吸附-解吸等温线,(b)QSDFT孔径分布,(c)XRD图谱,(d)拉曼光谱,(e,f)XPS全光谱和C1s光谱WBC4。

图4、WBC电极的数码照片。

图5、(a)四个碳在50 mV s -1下的CV曲线,(b)WBC-4 在0.2–50 A g -1下的速率性能,(c)在2 A g -1下的50,000个循环的长循环寿命碳,(d)循环前后两个碳的EIS曲线,(e)10,000个循环内WBC-4得SEM图像。

图6、WBC-4电极在20 mg cm -2的大质量负载下的电化学性能:(a)在10 mA cm -2的不同质量负载下的面电容;(b)在2-100 mA cm -2的电流密度下的速率性能;(c)在10 mA cm -2下的 10,000个循环的循环寿命。

小结

一种绿色处理方法,可以将浪费的麸皮转化为分级的多孔碳,然后将其应用于超级电容器电极中。低成本和可持续的WB是用于EDLC的高电容电极材料的候选者。

参考文献:

Preparation of Hierarchical Porous Carbon from Wheat Bran for FreeStanding Electrode of High Areal Capacitance Supercapacitor

作者:Dr. Ying Zhang 。Dr. Hongpeng Gao 。Prof. Xiaolan Song (通讯作者)。Xiaodong Kong 。Hongmei Xu

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