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成果简介
电纺碳纳米纤维（ECNFs）具有制备方法简便、导电性能优良、易于复合等优点，有望成为超级电容器的优良电极材料。然而，微小的比表面积和低比容量阻碍了碳纳米纤维的进一步发展。本文，新疆大学Xueyan Wu等研究人员在《Diamond and Related Materials》期刊发表名字为“A dual-template strategy assisted synthesis of porous coal-based carbon nanofibers for supercapacitors”的论文，研究通过简单的双模板法制备了多孔煤基碳纳米纤维（PCCNFs-2），该纤维可以直接用作超级电容器的柔性电极材料，而无需添加任何导电剂和粘合剂。
结果表明，柔性自支撑电极（PCCNFs-2）在电流密度为1Ag-1时实现了262.2Fg-1的比电容，优良的速率性能（在电流密度为20Ag-1时电容保持率为81.0 %）和优良的循环稳定性（经过10,000次循环，在2Ag-1时容量保持率为124 %）。此外，在1.2V的工作电压下，用三聚氰胺泡沫作为存储电解质组装的水基对称超级电容器（SCs）在150.5W kg-1的功率密度下达到了18.5Wh kg-1的能量密度。这种多孔碳纳米纤维的有效构造保证了结构的完整性，并实现了电极材料优异的电化学性能，这为多孔煤基碳纳米纤维在超级电容器中的高效利用开发了新的策略。
图文导读
图1.PCCNFs制备过程示意图。
图2.（a） CCNF、（b-c） PCCNFs-2、（d-e） PCCNFs-2 的 TEM 图像的 SEM 图像。（f） PCCNFs-2的EDS映射。
图3.（a） CCNF、PCCNFs-1、PCCNFs-2和PCCNFs-3的XRD图谱。（b） CCNF、PCCNFs-1、PCCNFs-2和PCCNFs-3的拉曼光谱。（c） 吸附和解吸等温线和 （d） CCNF、PCCNFs-1、PCCNFs-2 和 PCCNFs-3 相应的孔径分布曲线。
图4.（a） PCCNFs-2、（b） C 1s、（c） N 1s和（d） O 1s的XPS调查光谱。
图5、在三电极体系中测试了煤基碳纳米纤维的电化学性能
图6.PCCNFs-2对称超级电容器在6M KOH电解液中的电化学性能
小结
综上所述，以氧化煤为原料，采用PMMA和β-CD双软模板制备了煤基多孔碳纤维。与作为单个模板的PMMA或β-CD相比，同时存在双模板可以产生更平衡和发达的孔结构。同时，发达的孔结构增加了电极/电解质界面处更大的比表面积，介孔有利于离子传输，微孔为优化电荷储存提供了丰富的电化学活性位点，从而增加了材料的比电容，微介孔的形成有利于离子的有效扩散。本工作为多孔煤基碳纳米纤维电极的制备和对称超级电容器的设计提供了有效的策略。本工作为多孔煤基碳纳米纤维电极的制备和对称超级电容器的设计提供了有效的策略。
文献：
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