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陈成猛团队JMCA综述——不同维度生物质衍生多孔碳材料在超级电容器电极方面的应用进展

时间:2019-07-23   作者:毕志宏   

发展具有良好生物相容性的下一代能源存储装置迫切需要开发具有高吸附性,快速离子/电子传输和表面化学可调的可再生,低成本且环境友好的电极材料。近年来,生物质衍生的炭电极材料由于其来源广泛,可再生和低成本的优势而在储能领域引起了极大的关注。更重要的是,它们天然均匀且精确的生物结构为制备几何形状明确可控的电极材料提供了良好的模板。同时,生物质的基本组成元素是碳,硫,氮和磷,可在制备过程中实现自掺杂。这种特殊的天然有序分级结构以及生物质衍生炭材料的丰富表面化学性质使其与电化学反应过程具有很好的相容性,如在离子的转移和扩散过程中。迄今为止,以生物质为原料采用不同方法已经制备了一系列具有不同维度的新型多孔碳材料,这已成为制备超级电容器电极材料的一个重要领域。


近日,中科院山西煤化所陈成猛团队在国际期刊JMCA上发表了题为Biomass-derived porous carbon materials with different dimensions for supercapacitor electrodes: a review的综述文章(Journal of Materials Chemistry A, 2019, 7: 16028–16045.)。该团队前期分别以柳絮JMCA. 2016, 4, 1637-1646)、木棉Sustainable Energy Fuels, 2018,2, 455-465)以及通过中空碳微管为模板进行氢氧化镍生长获得了复合电极ChemElectroChem, 2018, 5, 1279–1287),这些生物质基炭材料应用在超级电容器中均取得了优异的电化学性能。基于此,作者在文中进一步重点梳理了近几年不同维度的生物质衍生多孔炭及其作为超级电容器电极材料的研究进展,并总结了一维、二维、三维结构的生物质炭材料的结构特点及其在超级电容器中的应用优势。最后,提出了当前生物质炭基电极材料在超级电容器应用过程中存在的挑战和未来的发展前景。

双电层与赝电容工作机制




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