From weed to N/O/S co-doped honeycomb-like porous carbon for high-performance supercapacitors: a facile and friendly one-step carbonization

超级电容器 材料科学 碳化 化学工程 杂原子 碳纤维 电化学 多孔性 电解质 电极 复合材料 有机化学 化学 烷基 复合数 扫描电子显微镜 工程类 物理化学
作者
Zhentao Bian,Meng Li,T. Liu,Chengcheng Liu,Yanyan Zhu,Hongxia Cao,Guang Zhu,Hongyan Wang,Chong Chen,Keying Zhang
出处
期刊:Journal of Alloys and Compounds [Elsevier]
卷期号:965: 171347-171347 被引量:3
标识
DOI:10.1016/j.jallcom.2023.171347
摘要

Recent research interest has increased in the production of heteroatoms-doped porous carbon with controlled morphology from biomass. However, there is still a significant challenge in resolving alkaline solutions that cause equipment corrosion and devising a simple and adaptable approach. In this study, N/O/S co-doped honeycomb-like porous carbons were synthesized from a widely cultivated annual weed (Hemistepta Iyrata Bunge) using a simple and eco-friendly method. The sodium hydroxide (NaOH)/urea system was utilized as the pore-forming agent and cellulose solvent, with urea as the nitrogen source. By varying the activation temperature, the as-prepared porous carbon has a high specific surface area (709 m2 g−1), a large total pore volume (0.44 cm3 g−1), and a high heteroatom content of 6.20 at% nitrogen and 8.12 at% oxygen. The prepared porous materials were evaluated as electrodes for supercapacitors. The product (HIB-PHC-750 °C) exhibited a high specific capacitance (353.6 F g−1 at 0.2 A g−1) at a carbonization temperature of 750 °C. Additionally, the HIB-PHC-750 °C-based symmetric device with a wide voltage range of 2.0 V possessed a desirable energy density of 44.22 Wh kg−1 at 500 W kg−1. Moreover, the HIB-PHC-750 °C also demonstrated outstanding cycling stability with 98.2 % capacitance retention after 10,000 cycles. This research provided a facile and favorable alternative method for preparing N/O/S co-doped honeycomb-like porous carbon for electrochemical energy storage devices.

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