Nanoarchitectonics of hierarchical porous carbon based on carbonization of heavy fraction of bio-oil and its supercapacitor performance

碳化 材料科学 超级电容器 化学工程 热解 比表面积 碳纤维 介孔材料 多孔性 电化学 有机化学 化学 扫描电子显微镜 复合材料 催化作用 工程类 复合数 物理化学 电极
作者
Penggang Qi,Youfeng Su,Lei Yang,Jiaxing Wang,Mei Jiang,Xiaofei Sun,Ping Zhang,Ya Xiong
出处
期刊:Journal of energy storage [Elsevier]
卷期号:74: 109398-109398 被引量:2
标识
DOI:10.1016/j.est.2023.109398
摘要

As a by-product of biomass pyrolysis process, the heavy fraction in bio-oil is characterized by high carbon content, easy polymerization and carbonization and abundant oxygen-containing functional groups, making it a suitable precursor for the synthesis of porous carbon. In this study, nanoarchitectonics of hierarchical porous carbon were prepared from the heavy fraction in bio-oil produced by pyrolysis of rice husk biomass with calcium citrate (C12H10Ca3O14) as a template agent and potassium oxalate (K2C2O4) as an activator. The roles of templating agents and activators in the carbonization polymerization of heavy oil were discussed by TG, BET, SEM, TEM, FTIR, XRD, Raman, XPS and other characterization analyses. C12H10Ca3O14 could promote the formation of mesopores, while the activation etching effect of K2C2O4 was the main source of micropores. The porous carbon effectively inherited the rich oxygen-containing functional groups in bio-oil and had a nanosheet structure with a specific surface area of 1905.3 m2/g. Supercapacitor performance of porous carbon was analyzed through electrochemical performance tests. The specific capacitance reached 233.4 F/g at 0.5 A/g and remained 205.0 F/g at 10 A/g. The attenuation rate was only 12.2 % when the current density increased by 50 times. After 10,000 cycles, the specific capacitance retention of the sample reached 92.3 %. The energy density reached 7.2 Wh/kg at a power density of 239.3 W/kg.
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