MIL-53(Al) assisted in upcycling plastic bottle waste into nitrogen-doped hierarchical porous carbon for high-performance supercapacitors

超级电容器 碳化 材料科学 碳纤维 多孔性 电容 化学工程 电极 比表面积 纳米技术 复合材料 有机化学 化学 复合数 扫描电子显微镜 工程类 物理化学 催化作用
作者
Xiaodong Xu,Jiaxin Li,Anna Dymerska,J. Justin Koh,Jiakang Min,Siqi Liu,Jalal Azadmanjiri,Ewa Mijowska
出处
期刊:Chemosphere [Elsevier]
卷期号:340: 139865-139865 被引量:3
标识
DOI:10.1016/j.chemosphere.2023.139865
摘要

Disposable aluminum cans and plastic bottles are common wastes found in modern societies. This article shows that they can be upcycled into functional materials, such as metal-organic frameworks and hierarchical porous carbon nanomaterials for high-value applications. Through a solvothermal method, used poly(ethylene terephthalate) bottles and aluminum cans are converted into MIL-53(Al). Subsequently, the as-prepared MIL-53(Al) can be further carbonized into a nitrogen-doped (4.52 at%) hierarchical porous carbon framework. With an optical amount of urea present during the carbonization process, the carbon nanomaterial of a high specific surface area of 1324 m2 g−1 with well-defined porosity can be achieved. These features allow the nitrogen-doped hierarchical porous carbon to perform impressively as the working electrode of supercapacitors, delivering a high specific capacitance of 355 F g−1 at 0.5 A g−1 in a three-electrode cell and exhibiting a high energy density of 20.1 Wh kg−1 at a power density of 225 W kg−1, while simultaneously maintaining 88.2% capacitance retention over 10,000 cycles in two-electrode system. This work demonstrates the possibility of upcycling wastes to obtain carbon-based high-performance supercapacitors.

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