Højt nitrogen og svovl dobbelt-dopede kulstofmikrosfærer til superkondensatorer

Blandt elektrodematerialer til superkondensatorer, kulstofbaserede materialer bruges mest, fordi de er kommercielt tilgængelige og billige, og de kan fremstilles med et stort specifikt overfladeareal. Heteroatom doping, især dobbelt-dopede kulstofmaterialer, har tiltrukket sig stor opmærksomhed i de seneste år, og er blevet betragtet som en af ​​de mest effektive strategier til at forbedre kapacitansadfærden af ​​porøse kulstofmaterialer. Imidlertid, de fleste af præparaterne af co-doterede kulstofmaterialer involverer højtemperaturbehandling og efterbehandling af dopingprocedurer. Derfor, det er nødvendigt at udvikle en kortfattet rute for storstilet produktion af dobbeltdoteret kulstof med ønskelig morfologi og struktur og for at opnå et højt indhold af doping.

I en artikel offentliggjort i Videnskabsbulletin , Prof. Deli Wangs forskergruppe beskriver en to-trins syntetisk rute til fremstilling af N/S co-dopede kulstofmikrosfærer (NSCM'er) ved hjælp af thiourinstof som dopingmiddel. N/S-dopingindholdet styres ved at variere forkulningstemperaturen. Det er blevet bevist, at en passende mængde af N- og S-grupper ikke kun kan give pseudo-kapacitans, men fremmer også elektronoverførslen for kulstofmaterialer, som sikrer den videre udnyttelse af de udsatte overflader til ladningsopbevaring.

Den optimerede NSCM fremstillet ved en karboniseringstemperatur på 800°C (NSCM-800) opnår en høj kapacitans på 277,1 F g ^-1 ved en strømtæthed på 0,3 Ag ^-1 , og en høj kapacitansretention på 98,2 procent efter 5000 cyklusser. Da prækursorerne brugt i denne strategi er glukose og thiourinstof, som er både billige og meget brugte, produktionen af ​​højt dopingindhold af co-doterede kulstofmaterialer kan let skaleres op til praktiske anvendelser af superkondensatorer.