Hierarchical porous nitrogen-doped carbon nanosheets derived from zinc-based bioMOF as flexible supercapacitor electrode

超级电容器 材料科学 电极 碳纤维 氮气 化学工程 纳米技术 电容 化学 复合材料 冶金 复合数 有机化学 物理化学 工程类
作者
Hua Fang,Heng Bian,Huan Zhang,Minghua Wang,Shuai Zhang,Linghao He
出处
期刊:Applied Surface Science [Elsevier]
卷期号:614: 156154-156154 被引量:11
标识
DOI:10.1016/j.apsusc.2022.156154
摘要

We propose an efficient and flexible supercapacitor electrode material based on hierarchically structured nitrogen-doped graphene-like carbon nanosheets (H-NCNs) with accordion-like shape. H-NCNs were obtained by pyrolyzing zinc-based biometal–organic frameworks (Zn-bioMOFs) and using urea as nitrogen source at high temperature (800 °C) under nitrogen atmosphere, and Zn-bioMOFs were synthesized using biomass molecules, i.e., curcumin. Inheriting from the features of Zn-bioMOF, H-NCNs showed hierarchical structures and unique accordion-like morphology. By changing the urea dosage, the nitrogen-doping degree and porosity of H-NCNs were regulated, optimizing the supercapacitive performance. H-NCNs-8 prepared with Zn-bioMOF/urea mass ratio of 1:8 exhibited high specific capacitance and superior rate capability (293 F g−1 at 0.25 A g−1 and 188 F g−1 at 50 A g−1). The H-NCNs-assembled symmetric supercapacitor offered long cycle life of over 40,000 cycles at 2 A/g and high energy density of 17.6 Wh kg−1 at 250 W kg−1, outperforming most carbon nanomaterial-related ones. Accordingly, the proposed flexible interdigital solid microsupercapacitor demonstrated high areal capacitance, high areal energy densities, and long cycle stability. The present work can provide promising application prospects of MOFs in the field of supercapacitors and flexible electronics.

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