Cross-linking and self-assembly synthesis of tannin-based carbon frameworks cathode for Zn-ion hybrid supercapacitors

超级电容器 碳化 丹宁 化学工程 碳纤维 多孔性 材料科学 化学 纳米技术 无机化学 有机化学 电容 电极 吸附 复合材料 复合数 食品科学 物理化学 工程类
作者
Shuxin Zhou,Qinhong Wei,Huailin Fan,Yuanrong Zhang,Guoming Gao,Xun Hu
出处
期刊:Journal of Colloid and Interface Science [Elsevier BV]
卷期号:644: 478-486 被引量:14
标识
DOI:10.1016/j.jcis.2023.04.112
摘要

Carbon frameworks with well-developed porosity present broad application prospects in energy-related materials, and green preparation still face challenges. Herein, the tannins-derived framework-like carbon material is obtained by cross-linking and self-assembly strategy.The phenolic hydroxyl and quinones in tannin cross-linking react with the amine groups in the methenamine by simple stirring, which drives the self-assembly of tannins and methenamine,contributing to the reaction products being precipitated in solution as aggregates with framework-like structure. The porosity and micromorphology of framework-like structures are further enriched by the thermal stability difference between tannin and methenamine. The methenamine of framework-like structures is entirely removed by the sublimation and decomposition and the tannin is transformed into carbon materials inheriting framework-like structures after the carbonization, which offers the path for rapid electron transport. The framework-like structure, excellent specific surface area and nitrogen doping give the assembled Zn-ion hybrid supercapacitors a superior specific capacitance of 165.3 mAh·g-1 (350.4 F·g-1). This device could be charged to 1.87 V to power the bulb by using solar panels. This study proves that the tannin-derived framework-like carbon is a promising electrode of the Zn-ion hybrid supercapacitors, which is beneficial for value-added and industrial supercapacitors application of green feedstocks.

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