湖南大学：一步法制备基于沥青的多孔碳，用于高性能超级电容器

成果简介

本文，湖南大学李伟 等研究人员在《ChemistrySelect》期刊发表名为“One-Step Preparation Pitch-Based Porous Carbon via Carbonization and Co-Activation for High-Performance Supercapacitors”的论文，研究以具有协同活化效应的新型复合活化剂介相沥青（MP）为前驱体，通过一步碳化和活化法合成了用于超级电容器（SC）的分层多孔碳（HPC）材料。制备的介相沥青基多孔碳（MPPC）具有 2955.0 m2 g−1 的超高比表面积（SSA）、良好的孔径分布（PSD）和优异的电化学性能。

MPPC-4 的比电容在1A g−1 时高达 338.1Fg−1，在20Ag-1 时高达 250.1Fg-1，显示出卓越的速率能力。此外，组装后的对称SC在功率密度为 999.93Wh kg−1时可达到 29.83 Wh kg-1 的高能量密度，在功率密度为 19.89 kW kg−1 时仍可保持 6.56 Wh kg−1的高能量密度。此外，这种 SC 还具有良好的循环稳定性，即使在循环 5000 次之后，其电容保持率仍高达 88.55%。在合成沥青衍生多孔碳（PC）电极材料时使用这种新型复合活化剂是一种非常有效的创新工艺。

图文导读

方案一、MPPCs合成示意图。

图1、MPPC-4 的 （a） MPPC-0、（b） MPPC-2、（c） MPPC-3、（d） MPPC-4、（e） MPPC-5 和 （f–h） TEM图像的 SEM 图像。

图1、（a）N2MPPCs样品的吸附-解吸等温线和（b）PSD。

图2、（a） MPPC的XRD图谱和（b）拉曼光谱。

图3、（a） MPPC-4 的完整 XPS光谱，（b） C1 s、（c） N1 s 和 （d） O1s。

图4、MPPCs的电化学测试

图5.MPPC-4//MPPC-4对称SC的电化学性能

小结

综上所述，采用新型复合活化剂结合中间相沥青作为碳源，一步碳化活化过程合成了HPC材料。所获得的介相沥青基多孔碳（MPPC）具有显著的电化学性能，这可归因于新型复合活化剂的协同作用。合成过程简单，并显示出卓越的电化学功效。我们的研究提出了一种激活沥青衍生HPC材料的创新方法，从而为SC的实际实施和商业可行性提供了一条新的途径。

文献：

https://doi.org/10.1002/slct.202400069