河北
1成果簡介
本文，新鄉學院Hui Wang等研究人員在《Chemistry - An Asian Journal》期刊發表名為“Self-Doped Hierarchical Porous Carbon Derived From Mixed Chinese Herbal Medicine Residues for High Performance Supercapacitors”的論文，研究通過在氮氣氛圍下采用簡易的KOH活化工藝，成功從混合中藥殘渣中制備出具有自摻雜雜原子的多孔碳材料（YZPCs）（含氧和氮）。
所得碳材料具有高達3359 m2·g?1的比表面積和分級孔結構，共同為電荷存儲提供了豐富的活性位點，并促進了快速離子傳輸。此外，源自自摻雜雜原子的顯著假電容效應（氮：1.89原子%；氧：16.11原子%）進一步提升了整體比電容。對應電極在1 A·g?1電流密度下表現出344 F·g?1的比電容，10 A·g?1時達270 F·g?1，并展現出優異的循環穩定性（10 A·g?1條件下經10,000次循環后電容保持率達96%）。總體而言，本研究證明了該方法作為制造高性能超級電容器的有效且低成本途徑具有巨大潛力。
2圖文導讀
方案一、Synthetic approach of YZPCs using mix CHMRs.
圖1、SEM images of YZ (a), YZC (b), YZPC-0 (c), YZPC-1 (d), YZPC-2 (e), YZPC-3 (f), YZPC-4 (g), and TEM image of YZPC-3 (h).
圖2、(a) N2 physisorption isotherms and (b) DFT pore size distributions.
圖3、(a) XRD patterns and (b) Raman spectra of the five samples.
圖4、Full XPS spectra survey (a), C 1s (b), O 1s (c), N 1s (d) of YZPC-3.
圖5、Nyquist plots presenting the electrochemical impedance of the five YZPC samples in 6 M KOH.
圖6、Electrochemical behavior of YZPC-3 symmetric device (1 M Na2SO4): (a) CV profiles at 100 mV·s?1 under different voltage windows, (b) 5–100 m V·s?1 CVs; (c) 0.5–10 A·g?1 GCDs; (d) Ragone plot (energy/power density).
3小結
綜上所述，通過碳化處理后經KOH活化，成功制備出具有高比表面積（1900–3400 m2·g?1）和分級孔結構的YZPCs，原料源自中藥（大黃根）殘渣。優化活化條件（縮短時間與適溫處理）既促進了雜原子的保留（O, N），又形成了增強電解質滲透性的表面裂紋。作為超級電容器電極，YZPC-3在1 A·g?1條件下展現出344 F·g?1的高比電容，經10,000次循環后仍保持96%的電容保持率。采用YZPC-3制備的對稱超級電容器展現出16.04 Wh·kg?1的卓越能量密度，彰顯其在高能量存儲領域的應用潛力。除電化學性能外，本研究開辟了將草藥加工廢料轉化為先進碳材料的實用可持續路徑，兼具環境效益與技術優勢。
來源：材料分析與應用
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