中国计量大学研究生，中国计量大学研究生院
成果简介
本文，中国计量大学Yunchao Li、浙江大学王树荣教授等在《Energy》期刊发表名为“High nitrogen-oxygen dual-doped three-dimensional hierarchical porous carbon network derived from Eriocheir sinensis for advanced supercapacitors”的论文，研究了一种独特、简单的方法，通过在CO2气氛下一步热解和原位活化，结合酸处理，以中华绒螯蟹为前体，制备高氮氧双掺杂三维（3D）分级多孔碳网络。
研究了碳在不同热解温度下的物理化学结构演变。去除中华绒螯蟹壳碳中的无机物，形成了独特的3D网络结构。此外，可以在多孔碳骨架中形成氮和氧的高掺杂浓度。热解温度的升高有利于碳的孔隙发育和石墨化。由于互连的3D分层多孔结构和高的杂原子掺杂含量（这为电子和离子传输提供了快速通道），所获得的碳材料表现出作为超级电容器电极的优异电容性能。量子化学计算进一步证实，掺杂杂原子的碳平面比纯碳表面具有更大的负电荷和更强的与K+的相互作用。这种基于食物垃圾的廉价绿色碳材料有望成为高性能电极前体的候选材料。
图文导读
图1.多级多孔碳网络（HPCN）的制备示意图。
图2.分层多孔碳网络（HPCN）的扫描电子显微镜（SEM）图像（a）650°C HPCN（650HPCN）;（b） 从俯视图看700HPCN;（c） 从侧视图看为700HPCN;和 （d） 750HPCN。
图3.多层次多孔碳网络（HPCN）的特征。
图4、电化学性能
图5、 动力学分析
图6.氮掺杂的表面模型，其中蓝色、灰色、白色和紫色球体分别代表氮原子、碳原子、氢原子和钾离子。
小结
综上所述，作者我们报告了一种独特的、简单的方法，以ES壳为前体，在CO2气氛下通过热解和原位活化合成双杂原子掺杂的三维HPCNs。这种简单、经济高效的合成策略将为生物废物制备碳电极提供新的见解。
文献：
https://doi.org/10.1016/j.energy.2023.126942
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