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    石墨烯新研究:MOF衍生的氮掺杂碳多面体修饰石墨型氮化碳具有增强的电化学储能性能
    作者:  来源:  时间:2018年06月16日  字体:[  复制 打印 网址

    济公中特料一波中特 www.ueyjb.tw 相对于二维堆叠的碳纳米片材料,具有分级多孔结构的三维碳材料具备更优异的储能性能。在这项工作中,我们制备了一种ZIF-8衍生的氮掺杂碳纳米颗粒/石墨型氮化碳复合材料,该新型的电极材料表现出优异的电化学储能性能,包括高的比电容(在0.1 A g-1电流密度下,比电容达到495 F g-1,在20 A g-1电流密度下,比电容为188 F g-1),在循环5000次充放电后,其电容值几乎没有衰减,展现出良好的循环稳定性。当其组装为对称型超级电容器装置时,所制备的复合电极材料在0.5 A g-1电流密度下,表现出高的比电容(349.7 F g-1),在大的电流密度下(5 A g-1),其比电容仍达到261.2 F g-1。并且,在功率密度为247.40 W kg-1时,实现了11.89 Wh kg-1的能量密度。如此优异的性能可归因于其分级的多孔结构和ZIF-8衍生的氮掺杂碳纳米颗粒所暴露丰富的吡啶型氮(8.58 at%)和吡咯型氮(3.59 at%)活性位点。该研究工作为设计高掺杂水平和多孔结构的石墨型氮化碳纳米结构提供了新的思路。

    Figure 1.(a)NCPPs,(b)g-CN,(c,d)g-CN/NCPPs0.1的SEM图。

    Figure 2.(a)NCPPs,(b)g-CN,(c,d)g-CN/NCPPs0.1的TEM图。

    Figure 3.(a)NCPPs,g-CN,g-CN/NCPPs0.05,g-CN/NCPPs0.1和g-CN/NCPPs0.2的(a)XRD图和(b)Raman谱图。

    Figure 4.NCPPs,g-CN,g-CN/NCPPs0.1(a)氮气吸附等温曲线,(b)孔径尺寸分布。

    Figure 5.测量NCPPs,g-CN,g-CN/NCPPs0.1的电化学性能。(a)g-CN/NCPPs0.1在不同扫速下的CV曲线;(b)NCPPs,g-CN,g-CN/NCPPs0.1在扫速为100 mV s-1时的CV曲线;(c)NCPPs,(d)g-CN,(e)g-CN/NCPPs0.1在不同电流密度下的充放电曲线;(f)NCPPs,g-CN,g-CN/NCPPs0.1在不同电流密度下的比电容比较。

    Figure 6.(a)NCPPs,g-CN,g-CN/NCPPs0.1电极材料的电化学阻抗图,插图为放大图和等效电路图;(b)g-CN/NCPPs0.1在循环5000圈后的电容保留。

    Figure 7.基于NCPPs,g-CN,g-CN/NCPPs0.1的超级电容器器件的电化学性能。(a)在扫速为10 mV s-1时的CV曲线;(b)NCPPs,(c)g-CN,(d)g-CN/NCPPs0.1在不同电流密度下的充放电曲线;(e)NCPPs,g-CN,g-CN/NCPPs0.1的比电容比较;(f)NCPPs,g-CN,g-CN/NCPPs0.1的Ragone曲线。

          该研究工作于2018年发表在Electrochimica Acta期刊上。原文:MOF derived nitrogen-doped carbon polyhedrons decorated on graphitic carbon nitride sheets with enhanced electrochemical capacitive energy storage performance(Electrochimica Acta, 2018, 265, 651-661.)

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