河北
1成果简介
具有变形能力的电极材料对于柔性超级电容器的开发至关重要。然而，制备具有变形能力的多孔碳仍然具有挑战性。本文，盐城工学院张峰 教授团队在《Langmuir》期刊发表名为“Polydopamine/Melamine Sponge-Derived Compressible Carbon Foam for High-Performance Supercapacitors”的论文，研究使用聚多巴胺/密胺海绵（PDA/MS）作为前驱体材料，成功制备了一种可压缩的碳泡沫。
通过使用十六烷基三甲基溴化铵和 K2CO3 分别作为模板和活化剂来控制碳泡沫的多孔结构。由此产生的 PDA/MS 衍生碳泡沫（KDMC）具有三维网络结构，并表现出优异的可压缩性。比表面积达到 ∼2890.0 m2 g-1。此外，KDMC 还具有优异的电容性能，包括出色的比电容（365.6 F g-1，0.5 A g-1）、良好的速率能力（0.5 至 10 A g-1 的电容保持率为 86.6%）和出色的循环稳定性（10,000 次循环后电容损失率仅为 1.9%）。为了进一步证明 KDMC 的实际应用潜力，我们用 PVA/KOH 凝胶电解质组装了一个对称超级电容器（KDMC//KDMC）。该对称装置的能量密度达到了10.44Wh kg-1。这项工作为制备高性能超级电容器的可压缩电极材料提供了一种可靠的方法。
2图文导读
图1. PDA/MS 衍生碳泡沫的制备示意图。
图2. SEM photographs of (a) MS, (b) PMS, (c) MC, (d) DMC, (e) DMC*, and (f) KDMC.
图3. (a) 显示 KDMC 优良可压缩性的数码照片。(b-d) KDMC 在不同最大应变下的压缩应力与应变曲线。
图4、 (a) XRD patterns, (b) Raman spectra, and (c) survey XPS spectra of MC, DMC, and KDMC. The inset of panel (c) shows the contents of different elements in MC, DMC, and KDMC. (d–f) High-resolution XPS spectra of KDMC.
图5、MC、DMC 和 KDMC 的电化学性能比较。
图6. KDMC//KDMC的电化学性能.
3小结
总之，以PDA/MS为前驱体开发出了一种新型碳泡沫。这种碳泡沫具有与 MS 相似的互连网络结构，并表现出优异的可压缩性。实验证明，CTAB 模板和 K2CO3活化的协同作用可有效调整碳泡沫的多孔结构。由于具有较大的比表面积和适度的 N 掺杂，所制备的泡沫碳具有出色的电容性能。制备的对称准固态超级电容器的能量密度达到10.4Wh kg-1，表明PDA/MS衍生碳泡沫在超级电容器中的应用前景广阔。
文献：
https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.4c03499
来源：材料分析与应用
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