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自支撐氟摻雜氮化硼多孔碳?xì)饽z用于高性能超級(jí)電容器
信息來(lái)源：本站 | 發(fā)布日期： 2021-11-23 08:23:53 | 瀏覽量：887344
成果簡(jiǎn)介碳材料長(zhǎng)期以來(lái)被廣泛用于超級(jí)電容器。然而，碳基超級(jí)電容器的實(shí)際應(yīng)用受到其低電荷存儲(chǔ)容量的嚴(yán)重限制。合理構(gòu)建雜原子摻雜和高比表面積的碳材料可以有效提高超級(jí)電容器的性能。本文，山東大學(xué)Shengfu Liu（第一作者）吳擁中/郝霄鵬教授（通訊作者）等研究人員在…
成果簡(jiǎn)介
碳材料長(zhǎng)期以來(lái)被廣泛用于超級(jí)電容器。然而，碳基超級(jí)電容器的實(shí)際應(yīng)用受到其低電荷存儲(chǔ)容量的嚴(yán)重限制。合理構(gòu)建雜原子摻雜和高比表面積的碳材料可以有效提高超級(jí)電容器的性能。本文，山東大學(xué)Shengfu Liu（第一作者）吳擁中/郝霄鵬教授（通訊作者）等研究人員在《Energy Techno》期刊發(fā)表名為“Self-Supported Fluorine-Doped Boron Carbonitride Porous Aerogels for High-Performance Supercapacitors”的論文，研究設(shè)計(jì)了一種自支撐氟摻雜氮化硼碳（F-BCN）氣凝膠材料用于超級(jí)電容器應(yīng)用。雜原子的引入增加了碳骨架的缺陷密度，擴(kuò)大了層間距，產(chǎn)生了豐富的電化學(xué)活性位點(diǎn)，從而促進(jìn)了離子在電極中的擴(kuò)散。F-BCN-3在1Ag-1的電流下比電容為524.9FG -1，組裝后的對(duì)稱超級(jí)電容器的最大能量密度為11.75 W h kg -1。對(duì)稱超級(jí)電容器在5000次充放電循環(huán)后仍能保持83%的比電容，表現(xiàn)出良好的電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性。該設(shè)計(jì)概念為碳材料在儲(chǔ)能設(shè)備中的進(jìn)一步應(yīng)用提供了有希望的指導(dǎo)。
導(dǎo)讀
圖1、a) F-BCN 氣凝膠材料的合成示意圖。F-BCN-3 的形態(tài)：b,c) SEM 圖像，d) TEM 圖像，插入 HRTEM 圖像顯示晶格條紋，以及 e) SEM 圖像和 B、C、N 和 F 元素的相應(yīng) EDS 映射。
圖2、F-BCN 樣品的結(jié)構(gòu)表征：a) XRD 圖；b) 拉曼光譜；c) FTIR 光譜；d) GA 和 F-BCN-3 的氮吸附等溫線；插圖顯示了樣品的 PSD 圖。
圖3、a) F-BCN 的 XPS 測(cè)量光譜；F-BCN-3的高分辨率光譜：b) C1s，c) N1s，d) B1s，e) F1s；f) 一系列 F-BCN 材料表面雜原子含量的比較。
圖4、GA、BCN 和 F-BCN 材料在三電極模式下的電化學(xué)性能
圖5、F-BCN-3樣品在三電極體系中的電化學(xué)性能
圖6、F-BCN對(duì)稱器件在雙電極體系中的電化學(xué)性能
小結(jié)
綜上所述，為 F-BCN 氣凝膠材料設(shè)計(jì)了一種新策略，使用 GO 和 NH 4 BF4作為前體，并采用簡(jiǎn)便的水熱和高溫退火工藝。通過(guò)控制摻雜量，成功合成了具有高摻雜和大比表面積（496.7m2g-1）的自支撐材料。具有 B、N 和 F共摻雜的3D多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出豐富的表面活性位點(diǎn)，這種顯著的協(xié)同效應(yīng)可以加速電荷轉(zhuǎn)移。自支撐 F-BCN-3電極表現(xiàn)出大的比容量（524.9Fg-1，1Ag-1）和高穩(wěn)定性（在20Ag-1 10 000次循環(huán)后電容保持率約為0.91.4%）。組裝的對(duì)稱超級(jí)電容器裝置的最大能量密度為11.75Whkg-1。因此，F(xiàn)-BCN材料顯示出用于提高超級(jí)電容器性能的潛力，為碳材料在儲(chǔ)能領(lǐng)域的應(yīng)用開(kāi)辟了新途徑。-
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