双模板-水热炭化制备马蹄形中空多孔炭及其电化学性能

作     者：徐州 刘宇轩 池俊霖 张婷婷 王姝越 李伟 马春慧 罗沙 刘守新 XU Zhou;LIU Yuxuan;CHI Junlin;ZHANG Tingting;WANG Shuyue;LI Wei;MA Chunhui;LUO Sha;LIU Shouxin

作者机构：东北林业大学生物质材料科学与技术教育部重点实验室哈尔滨150040 

出 版 物：《无机材料学报》 (Journal of Inorganic Materials)

年 卷 期：2023年第38卷第8期

页      面：954-962,I0004-I0008页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：国家自然科学基金(31971601) 中央高校基本科研业务费专项资金(2572021BB12) 东北林业大学大学生国家级创新训练计划(202210225234) 

主　　题：马蹄形 中空多孔炭 木糖 水热炭化 模板 界面 

摘      要：以木糖为碳源,利用嵌段共聚物聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷(P123)/十二烷基硫酸钠(SDS)混合乳液构筑微反应器,水热炭化制备马蹄形中空多孔炭。研究表明木糖在微反应器与溶液界面发生水热反应,160℃水热条件下P123的亲水聚环氧乙烷嵌段(PEO)亲水性下降并向乳液内部增溶,使乳液逐渐润胀和破裂。P123/SDS质量比会影响微反应器的完整度,而水热时间可以调控微反应器的开口角度和空腔直径。开放性空腔能储存更多电荷和离子并缩短传输距离,使多孔炭的比电容和能量密度增大且与空腔直径呈正相关关系。当P123/SDS质量比为1.25:1、水热时间为12 h时,马蹄形中空多孔炭的开口角度(63°)和空腔直径(80 nm)最大、电化学性能最佳,在6 mol·L^(–1)KOH三电极体系中电流密度1 A·g^(–1)时比电容达292 F·g^(–1);在两电极体系中电流密度0.2 A·g^(–1)时比电容达185 F·g^(–1),能量密度达6.44 Wh·kg^(–1);电流密度5 A·g^(–1)时5000次充放电循环后电容保持率达94.83%。