北京化工大学材料学院王峰教授

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北京化工大学Nano Energy：钾化合物合成杂原子掺杂超薄多孔碳纳米片的高性能超级电容器

二维（2D）纳米材料，具有独特的结构和优点是非常有前途的储能材料。其具有强的面内共价键，原子厚度大纵横比，灵活性高，表面积大，表面原子暴露的较多。但是，2D纳米片是具有不可避免的重新堆叠倾向，导致利用率低。在碳纳米片的微孔中没有诱导中孔或大孔。通常，微孔主导的2D碳材料比分层多孔3D碳材料具有更高的密度，增强体积电容的新可能性。但是纯碳电极材料通常疏水性低，通过改进提高比电容的有效策略润湿性和诱导额外的假电容。然而，大多数杂原子掺杂方法依赖于对碳材料的后处理，这增加了碳材料合成复杂性。本文提供一种有效且低成本的方法，通过钾化合物（KCs）的辅助制备多杂原子（N，O，S）掺杂的超薄多孔碳纳米片（PCNSs）用鱼鳞作为前体。获得了加速电解质离子传输2D纳米片结构，PCNS-600电极，其具有的大的电双层电容（EDLC），改善了电极对含水电解质的润湿性。

近日，中国北京化工大学的王峰作者等人，提出了一种简便、低成本的生物质衍生多孔碳纳米片（PCNS）合成方法，采用鱼鳞作为前体，在KOH衍生的钾化合物的帮助下，在600℃下获得的厚度为3-5 nm的PCNS具有超薄纳米片结构，其微孔主导孔隙率，比表面积为962 m2 g-1；富表面杂原子O：14.64、N：5.05和S：0.92 at％；和高压缩密度（1.06 g cm-3），这使得电极在三电极和双电极系统中具有高的比质量/体积电容性能。相关成果以“Potassium compound-assistant synthesis of multi-heteroatom doped ultrathin porous carbon nanosheets for high performance supercapacitors”为题发表在Nano Energy上。