Refilling nitrogen into carbon sponge for enhanced performance of compressible supercapacitor

海绵 超级电容器 碳化 三聚氰胺 水热碳化 碳纤维 氮气 氢氧化钾 热解 化学 材料科学 化学工程 无机化学 电容 复合材料 有机化学 电极 工程类 植物 生物 复合数 物理化学 吸附
作者
Haohao Dong,Xinghai Zhou,Peng Luan,Zhao Zhang,Yuanlong Ding,Jun Cao,Yongping Liao
出处
期刊:Diamond and Related Materials [Elsevier BV]
卷期号:131: 109586-109586 被引量:7
标识
DOI:10.1016/j.diamond.2022.109586
摘要

Direct carbonization and activation of nitrogen-contained three-dimensional precursors can obtain carbon electrodes for supercapacitors due to the nitrogen doping effect. However, during the carbonization and activation processes, a large amount of nitrogen is found to be lost. Herein, we report a strategy of nitrogen refilling to prepare carbon sponges with high nitrogen content using a commercial nitrogen-contained melamine sponge (MS). A carbon sponge with a nitrogen content of 8.01 atomic percent (at.%) has been obtained through the carbonization process of MS. However, the nitrogen content is reduced to 6.91 at.% after the activation of carbon sponge (ACS) by potassium hydroxide (KOH). Thus, the nitrogen lost by activation at high temperature is replenished through a hydrothermal reaction using urea and a high nitrogen-doped carbon sponge (NCS) with a nitrogen content of 9.83 at.% has been acquired. At a current density of 0.5 A g−1, a specific capacitance of 253 F g−1 by NCS is gained, while the ACS only exhibits a specific capacitance of 167.55 F g−1. Our study not only demonstrates the importance of refilling nitrogen for enhancing the energy storage performance, but also shows that NCS can be considered a candidate for high-performance energy storage materials.
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