杂原子共掺杂多孔碳

比表面积近三倍

以生物废物为前体，通过一步碳化和化学刻蚀制备，其孔隙率、杂原子含量和电容性能可通过对前体颗粒尺寸的简单调控进行系统调节。

Jia, Haiyang · Sun, Jiawei · Zhu, Jingfang · 张凤 · Shiyang, Li · Yangyang, Zhang · Feng, Hu · 谢骁

Journal of Energy Storage 2023

参数信息

比表面积

1989 m²/g

比电容（三电极，1 A/g）

291 F/g

最大比能量（水系超级电容器）

7.8 Wh/kg

杂原子总含量（O、N、S、P）

9.8 at.%

技术优势

比表面积翻倍

前体粒径从 200 μm 减小到 75 μm 时，比表面积从 717 m²/g 大幅提升至 1989 m²/g，为离子存储提供更多活性位点。

电容提升显著

在 1 A/g 电流密度下，比电容从 231 F/g 升至 291 F/g，增幅约 26%，直接受益于高比表面积。

一步法制备

碳化和化学刻蚀一步完成，无需复杂多步工艺，原料为廉价生物质，易于放大。

应用场景

• 超级电容器电极：高比表面多孔碳可直接用作电极，提升储能容量。
• 生物质衍生碳：以澳洲坚果壳为原料，实现生物质废弃物高值化利用。
• 柔性储能：多孔碳粉末可负载于柔性基体，用于柔性储能器件。
• 电容去离子：高比表面多孔碳适合作为除盐电极吸附离子。
• 可穿戴电子：轻质多孔碳可集成于可穿戴设备储能单元。