三维氮掺杂分级多孔碳纳米片的制备及储锌性能

何军, 朱傲阳, 魏雨晨, 朱怡全, 蒋莉, 何孝军

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高等学校化学学报 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (07) : 73-84.

三维氮掺杂分级多孔碳纳米片的制备及储锌性能

  • 何军, 朱傲阳, 魏雨晨, 朱怡全, 蒋莉, 何孝军
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摘要

以MgO@ZIF-8为双模板和辅助碳源,KHCO_3为活化剂,煤沥青(CTP)为碳源,制备了三维氮掺杂分级多孔碳纳米片(N-CNs),探究了KHCO_3与CTP的质量比对N-CNs的结构、化学组成和锌离子储存性能的影响.结果表明,当KHCO_3与CTP的质量比为3∶1时,制备的样品(N-CN_3)具有三维互连的碳纳米片结构、高比表面积(2360 m~2/g)和吡咯氮含量.将N-CN_3作为锌离子混合电容器(ZHCs)正极时,其在2 mol/L Zn SO_4电解液中展现了出色的比容量(当电流密度为0.2 A/g时,比容量为157.6 m A·h/g)、高的能量密度(在176.1 W/kg功率密度下能量密度为126.5 W·h/kg)和优异的循环稳定性(当电流密度为5 A/g时,经过20000次循环后容量仅衰减6.4%,库仑效率为99.6%).密度泛函理论计算结果证实,吡咯氮掺杂增加了电极材料对锌离子的吸附能,提高了N-CNs对锌离子的吸附容量.

关键词

锌离子混合电容器 / 煤沥青 / 多孔碳 / MgO@ZIF-8 / 密度泛函理论计算

中图分类号

TM53 / TB383.1 / TQ127.11

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何军, 朱傲阳, 魏雨晨, 朱怡全, 蒋莉, 何孝军. 三维氮掺杂分级多孔碳纳米片的制备及储锌性能. 高等学校化学学报. 2024, 45(07): 73-84

基金

国家自然科学基金(批准号:52372037,52072002); 安徽省高等学校优秀科研创新团队项目(批准号:2023AH010015)资助

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