Ultra-thin highly-wrinkled graphene-like nanosheets for supercapacitor electrodes via 4-nitrocatechol and solvent-induced self-assembly

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作者
Yining Liang,Yingqiao Zhou,Richard L. Smith,Xinhua Qi
出处
期刊:Carbon [Elsevier BV]
卷期号:204: 495-506 被引量:22
标识
DOI:10.1016/j.carbon.2023.01.003
摘要

Graphene-like carbon materials are in high demand due to their potential applications in power devices. However, conventional synthesis of graphene-like materials causes repacking to occur during high-pressure compression steps resulting in low surface areas and unfavorable structures for mass transfer. Herein, ultra-thin wrinkled graphene-like nanosheets (GNs) were prepared simply via classical evaporation induced self-assembly (EISA) of 4-nitrocatechol as carbon precursor. Combination of EISA and subsequent KHCO3 activation and calcination at 900 °C (GN-900) afforded materials with thicknesses of (2–3) nm, specific surface areas of 3300 m2 g−1 with specific pore volumes of 2.34 cm3 g−1 under optimum conditions. When GN-900 was evaluated as an electrode material, a specific capacitance of 367 F g−1 was achieved at 0.2 A g−1 current density in 6 M KOH aqueous solution with a rate capability of 228 F g−1 at 40 A g−1. Supercapacitors assembled with GN-900 had specific energy densities of 11.5 Wh kg−1 at power densities of 89.8 W kg−1. Moreover, capacitance retention was greater than 98% after 3000 cycles at 10A g−1. Materials prepared with the proposed methods in this study were determined to be structurally stable and to exhibit favorable electrochemical performance for present and near-future supercapacitor applications.
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