甘氨酸衍生的雙介孔摻氮有序介孔炭用于超級電容器和氧氣還原

編號(hào)：CYYJ02660

篇名：甘氨酸衍生的雙介孔摻氮有序介孔炭用于超級電容器和氧氣還原

作者：邵穎 胡澤宇 姚艷 衛(wèi)翔茹 高興敏 吳張雄

關(guān)鍵詞： 介孔炭 納米澆筑 氮摻雜 甘氨酸 超級電容器 氧氣還原

機(jī)構(gòu)： 蘇州大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)部化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院

摘要： 摻氮多孔炭材料在電化學(xué)能量儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)化方面具有良好的應(yīng)用前景。可控的氮原子摻雜與孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對提高其性能起著重要作用。本工作利用無溶劑納米鑄造法,以甘氨酸(Gly)為單一前驅(qū)體、以SBA-15為硬模板,制備了摻氮有序介孔炭材料(N-OMCs)。甘氨酸在SBA-15孔道內(nèi)的限域熱解對提高碳產(chǎn)率、氮摻雜量以及構(gòu)筑雙介孔結(jié)構(gòu)非常重要。NOMCs具有高比表面積(923~1374 m2·g−1)、大孔隙體積(1.32~2.21 cm3·g−1)、雙介孔分布(4.8和6.2~20 nm)和高氮含量(3.66%~12.23%)。通過改變Gly/SBA-15的質(zhì)量比和溫度,可以調(diào)節(jié)材料的結(jié)構(gòu)有序性、粒徑、孔隙率和氮摻量。N-OMCs作為電極材料在超級電容器中具有較高性能。最佳樣品在0.5 A·g−1時(shí)具有298 F·g−1的比電容、高倍率性能(在30 A·g−1時(shí)保留70%)與良好的循環(huán)穩(wěn)定性。同時(shí),N-OMCs在電催化氧還原反應(yīng)(ORR)中也表現(xiàn)出良好性能。最佳樣品的起始電位和半波電位分別為0.92和0.83 V,極限電流密度為5.06 mA·cm-2。本工作還討論了N-OMCs的理化性質(zhì)與其性能的關(guān)系。