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Self-Template Synthesis of Nitrogen-Doped Hollow Carbon Nanospheres with Rational Mesoporosity for Efficient Supercapacitors

机译:氮掺杂中空碳纳米球的自我模板合成具有高效超级电容器的理性化学态

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摘要

Rational design and economic fabrication are essential to develop carbonic electrode materials with optimized porosity for high-performance supercapacitors. Herein, nitrogen-doped hollow carbon nanospheres (NHCSs) derived from resorcinol and formaldehyde resin are successfully prepared via a self-template strategy. The porosity and heteroatoms in the carbon shell can be adjusted by purposefully introducing various dosages of ammonium ferric citrate (AFC). Under the optimum AFC dosage (30 mg), the as-prepared NHCS-30 possesses hierarchical architecture, high specific surface area up to 1987 m2·g−1, an ultrahigh mesopore proportion of 98%, and moderate contents of heteroatoms, and these features endow it with a high specific capacitance of 206.5 F·g−1 at 0.2 A·g−1, with a good rate capability of 125 F·g−1 at 20 A·g−1 as well as outstanding electrochemical stability after 5000 cycles in a 6 M KOH electrolyte. Furthermore, the assembled NHCS-30 based symmetric supercapacitor delivers an energy density of 14.1 W·h·kg−1 at a power density of 200 W·kg−1 in a 6 M KOH electrolyte. This work provides not only an appealing model to study the effect of structural and component change on capacitance, but also general guidance to expand functionality electrode materials by the self-template method.
机译:理性的设计和经济制造对于用优化的高性能超级电容器开发碳钢电极材料至关重要。这里,通过自我模板策略成功制备衍生自环泌酚和甲醛树脂的氮掺杂中空碳纳米球(NHCS)。通过有目的地引入各种用途的柠檬酸铵(AFC),可以调节碳壳中的孔隙率和杂原子。在最佳AFC剂量(30mg)下,制备的NHCS-30具有等级架构,高比表面积高达1987m2·G-1,超高的中孔比例为98%,杂原子的中等含量,以及它们的中等含量特征与206.5 F A高的比电容赋予它·G-1 0.2 A·G-1,用125°F的好速率能力·G-1 20 A 5000·G-1以及优秀的电化学稳定性后在6 m koh电解质中循环。此外,组装的NHCS-30基于对称超级电容器可在6M KOH电解质中以200W·Kg-1的功率密度提供14.1W·H·Kg-1的能量密度。这项工作不仅提供了一种吸引人的模型来研究结构和部件变化对电容的影响,还提供了通过自我模板方法扩展功能电极材料的一般指导。

著录项

  • 期刊名称 Materials
  • 作者单位
  • 年(卷),期 2021(14),13
  • 年度 2021
  • 页码 3619
  • 总页数 15
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种
  • 中图分类 外科学;
  • 关键词

    机译:自我模板;中空结构;多向孔隙率;氮掺杂碳;超级电容器;
  • 入库时间 2022-08-21 12:33:21

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