【导言】
传统化石燃料如煤、石油、天然气的日益耗竭，迫使人们开发可再生的清洁动力和与之匹配的能量存储与转化器材。在电化学储能器材中，电极资料是影响其功能的关键要素。多孔碳资料因其可控的表面积、多维杂乱的孔道结构、杰出的导电性和较低的本钱，已成为现在最广泛运用的电极资料。碳资料的比表面积(SSA)、微观结构和化学组分是影响超级电容器等储能器材功能至关重要的要素。特别是纳米孔道的尺度和几许形状的可控组成，因为其对碳基超级电容器的能量密度和功率密度有激烈的影响，已经成为人们重视的焦点。
【效果简介】
近期，扬州大学侯建华博士团队报导了从生物质玉米中取得的爆米花衍生多孔碳纳米片(PCF-X)能极大地进步电化学储能器材功能。这一重要研讨效果在ACS Applied materials Interfaces上全文宣布了题为“Popcorn-Derived Porous Carbon Flakes with an Ultrahigh Specific Surface Area for Superior Performance Supercapacitors”的学术论文，并遭到美国化学会(Chemical Engineering News)以“Popcorn’s perfect pores(爆米花的完美孔)”为题发布新闻陈述。作者侯建华博士标明：此项作业的创意来自于女儿吃爆米花时的发问：为什么爆米花会如此的香脆?这使侯建华博士开端考虑从玉米到爆米花微观结构产生怎样的改变。
研讨人员以玉米为质料，经过微波的“内加热”机制及其快速升温引发的“膨化效应”用时2分钟，再继续微波8分钟预碳化后取得蜂窝状微观结构的碳资料，再结合碱活化法，成功规划出一种彻底微孔为主导的超高比表面积的多孔碳纳米片。在水系电解液(如图4)和离子液体电解液(如图5)中别离测试以PCF-X为电极资料的超级电容器功能，取得了生物质碳资料中最高的能量密度和极好的倍率功能。这首要归功于以下特征：(1)PCF-X超高的比表面积(如PCF-900的比表面积高达3301 m2·g-1)为电化学反响供给很多的活性位点;(2)高微孔份额(PCF-900微孔表面积占总比表面积的95%，特别是的极微孔(1 nm)表面积到达1550 m2 g-1，而且存在尺度为0.69 nm的最优孔)，因其“微孔效应”引起的离子“去溶剂化”进程大大增加了比容量(在电流密度为10 A·g-1时容量可达311 F·g-1)。此外， PCF-X低的孔体积和高比表面活跃大地增强了体积能量密度(103 Wh·kg-1)，标明微孔主导的资料在超级电容器中具有巨大的使用潜力。
【图文导读】
图1 PCFs的组成流程图
图2 爆米花、PCF和PCF-900的微观描摹表征
图3 PCF-X的结构表征
图4 PCF-X在两电极系统以6 M KOH为电解液的超级电容器功能体现
图5 PCF-X在两电极系统以EMIMBF4为电解液的超级电容器功能体现
【小结】
该课题组的作业报导了使用一种绿色、简易、快速的办法，成功规划出一种微孔为主导的多孔碳纳米片(PCF-X)。制备得的PCF-X具有高的极微孔表面积(~1550 m2·g-1)，因其“微孔效应”引起的离子“去溶剂化”进程大大增加了比容量，也取得在已有研讨的生物质碳资料中最高的能量密度。这项作业拓宽了知道碳的纳米孔道的尺度和几许形状的可控组成思路，标明微孔主导的碳资料也十分合适使用于超级电容器中，进步了超级%&&&&&%器等储能物质的实践使用潜力。
