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Improving energy storage ability of Universitetet i Oslo-66 as active material of supercapacitor using carbonization and acid treatment

碳化 超级电容器 材料科学 法拉第效率 碳纤维 化学工程 电解质 电化学 储能 多孔性 比表面积 电极 纳米技术 复合材料 有机化学 化学 催化作用 功率(物理) 扫描电子显微镜 物理 工程类 复合数 物理化学 量子力学
作者
Yu-Shun Sung,Lu–Yin Lin
出处
期刊:Journal of energy storage [Elsevier]
卷期号:37: 102480-102480 被引量:20
标识
DOI:10.1016/j.est.2021.102480
摘要

The zirconium-based metal organic framework, Universitetet i Oslo-66 (UIO-66), has attracted much attention as electroactive material for supercapacitors. The carbonization and acid treatment are applied to enhance the energy storage ability of UIO-66. The detail physical and electrochemical comparison are firstly discussed in this work to understand the carbonization and acid treatment effects. The octahedron morphology is obtained for UIO-66 and the derivatives with carbonization and acid treatments. The largely reduced size and rougher surface are obtained for the UIO-66 with carbonization and acid treatments (C-UIO-66-AT) due to the escape of carbon gas and removal of ZrO2. A higher specific capacitance (CF) of 117.7 F/g is obtained for the C-UIO-66-AT electrode than those of 0.61 and 32.78 F/g for UIO-66 and C-UIO-66, respectively, owing to the carbon nature with higher porosity and rougher surface for the former case. The solid-state supercapacitor (SSC) composed of C-UIO-66-AT electrodes and gel electrolyte shows a potential window of 0.9 V and a maximum specific energy of 2.133 Wh/kg at the specific power of 200 W/kg. The CF retention of 85% and Coulombic efficiency of 100% are also achieved for the SSC after 10,000 times repeated charge/discharge cycling process. This work proposes a simple method to largely enhance the energy storage ability of UIO-66. More discussion of carbonization and acid treatment parameters will be proposed in near future.
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