冷冻干燥辅助一步碳化-活化壳聚糖基多孔碳的制备及其电化学性能

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采用冷冻干燥辅助一步碳化-活化法制备了壳聚糖基多孔碳(CSPC)。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱分析仪(Raman)、X射线光电子能谱仪(XPS)和氮气吸脱附实验(BET)对不同活化剂比例下材料的结构形貌及化学组成进行表征,探究了其电化学性能。结果表明:CSPC表面粗糙,比表面积高达2178.9 m2·g-1,具有显著的分级多孔结构和较高的中孔率,并含氮、氧等杂原子,赋予电极材料较好的导电性、良好的润湿性和高离子扩散率,使其表现出优异的电容特性。当活化剂与壳聚糖质量比为1:1时,多孔碳(CSPC-1.0)在0.5 A·g-1的电流密度下,比容量高达386.0 F·g-1,当电流密度为20 A·g-1时,其比电容仍然高达319.6 F·g-1,表现出优异的倍率性能;同时,在5 A·g-1的电流密度下,电极经过10000次充放电循环后容量保持率为94.4%,表现出优异的循环稳定性。以CSPC-1.0为电极活性物质组装成对称超级电容器,在功率密度300 W·kg-1时,其能量密度可达15.5 Wh·kg-1。本文制备的具有分级结构的壳聚糖基多孔碳作为储能材料具有广阔的应用前景。
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