【前沿技术】天津大学《Small》：超快活化多孔碳有望实现高能量密度超级电容器
活性多孔炭（APCs）传统上通过热处理和KOH活化生产，生产时间可长达2小时，生产的活性多孔炭具有较低的比表面积和孔隙率。本文，天津大学陈亚楠课题组在《Small》期刊发表名为“Ultrafast Porous Carbon Activation Promises High-Energy Density Supercapacitors”的论文，研究提出了快速高温冲击（HTS）碳化和HTS-KOH活化方法来合成具有约843m2g -1的高比表面积的活性多孔碳。
- 时间: 2022-5-21 13:22
- 栏目: 行业动态
- 作者: carbon_art
活性多孔炭（APCs）传统上通过热处理和KOH活化生产，生产时间可长达2小时，生产的活性多孔炭具有较低的比表面积和孔隙率。本文，天津大学陈亚楠课题组在《Small》期刊发表名为“Ultrafast Porous Carbon Activation Promises High-Energy Density Supercapacitors”的论文，研究提出了快速高温冲击（HTS）碳化和HTS-KOH活化方法来合成具有约843m2g -1的高比表面积的活性多孔碳。
在 HTS过程中，瞬时焦耳加热（加热速度约为 1100 K s -1) 高温快速淬火，由于KOH瞬间熔化成小液滴，可有效产生大量尺寸分布均匀的孔隙，有利于碳与KOH相互作用形成可控、致密、小孔。所制备的基于HTS-APC 的超级电容器在 EMIMBF4离子液体中以582Wkg -1的功率密度提供25Wh kg -1的高能量密度。作者认为，所提出的HTS技术为制造活性多孔碳开辟了一条新途径，大大提高了超级电容器的能量密度，这可以激发储能材料的发展。
通过HTS-KOH活化，传统管式炉-KOH活化形成活性多孔碳的机理示意图。b) KOH的聚集形态随不同的加热方式而变化。
通过HTS碳化和 HTS-KOH活化活化多孔碳的示意图。b) 热冲击期间的温度随时间演变显示加热和冷却速率分别为约1100和1100 K s -1。c,d) PC-CS 和 HTS-APC 的 SEM 图像。e) HTS-APC 在不同放大倍率下的 TEM 图像。f) 具有丰富微孔的 HTS-APC 的高分辨率 TEM 图像。
综上所述，高温超导作为一种颠覆传统管式炉煅烧的新工艺，在制备活性多孔炭方面具有无可比拟的优势，如时间短、效率高、能耗低等，具有独特的特点。结果表明，高温超导是一种简单有效的碳材料制备技术，在超级电容器、有害气体吸附等领域的活性多孔碳的工业化大规模生产中具有广阔的应用前景。这项研究可以促进APC的制造，从而在新领域取得重大突破。
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