Preparation of carbon-based monolith with macroporous-mesoporous structure derived from PVDF hollow fiber membranes for supercapacitors

聚偏氟乙烯 材料科学 超级电容器 介孔材料 煅烧 整体 化学工程 纤维 多孔性 电容 功率密度 电极 复合材料 聚合物 催化作用 有机化学 化学 量子力学 物理 工程类 物理化学 生物化学 功率(物理)
作者
Qin Wang,Huizi Li,Xiaojie Liu,Tingyao Du,Jianyu Guo,Siyong Zhang,Yan Lü
出处
期刊:Diamond and Related Materials [Elsevier BV]
卷期号:: 110437-110437
标识
DOI:10.1016/j.diamond.2023.110437
摘要

In this work, a carbon-based monolith with macroporous-mesoporous structure derived from polyvinylidene fluoride (PVDF) hollow fiber membranes is reported. The Co2+ soaked PVDF hollow fiber membranes are treated with vinyltrimethoxysilane (VTMS) and calcined at relatively low temperatures (600 °C) to obtain a carbon-based material with a distinctive honeycomb porous structure. The VTMS treatment is the committed step, which provides a hard SiO2 protective layer for the PVDF hollow fiber membrane during the calcination process to support the skeleton structure and prevent the macrostructure collapse and also plays a role in expanding mesopores. The obtained hierarchically porous structure can improve the electrochemical activity of the carbon-based material. In a three-electrode system, the specific capacitance of 701.0 F g−1 can be achieved at a current density of 1 A g−1, and the retention rate is 112.1 % after 10,000 cycles at 10 A g−1. The assembled quasi-solid-state symmetric supercapacitor can be operated in a 0–1.4 V voltage window, and it demonstrates an energy density of 26.3 Wh kg−1 at the power density of 349.9 W kg−1.

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