Hierarchical porous carbon electrode materials for supercapacitor developed from wheat straw cellulosic foam

超级电容器 材料科学 碳化 电解质 比表面积 碳纤维 化学工程 多孔性 生物量(生态学) 纤维素乙醇 电容 稻草 电极 纳米技术 复合材料 纤维素 化学 无机化学 有机化学 扫描电子显微镜 催化作用 物理化学 工程类 海洋学 复合数 地质学
作者
Guangjun Gou,Fei Huang,Man Jiang,Jinyang Li,Zuowan Zhou
出处
期刊:Renewable Energy [Elsevier BV]
卷期号:149: 208-216 被引量:119
标识
DOI:10.1016/j.renene.2019.11.150
摘要

Hierarchical porous carbon has become one of the most competitive electrode materials for supercapacitor. The biomass-derived carbon materials are taken for candidate due to their renewability, sustainability, abundance, and low cost. However, the areal capacitance of carbonized biomass needs to be further improved. Herein, we developed a facile and eco-friendly method for the synthesis of porous carbon from agricultural straw, using carbonizing lignocellulose foams and then KOH activation. The obtained biomass foams were controllably carbonized to form all-carbon material for making the electrode for supercapacitor. The results showed that the as-prepared biomass-derived hierarchical porous carbon (BHPC) materials had a high specific surface area of 772 m2 g−1 after KOH activation, and contained the microporous (1.05–1.74 nm) matching with the electrolyte 6 M KOH. The high porosity and the interconnected three-dimensional nanostructure provided efficient migration of the ions in electrolyte, thus the BHPC displayed an outstanding electrochemical performance of supercapacitors. The specific capacitances attained 226.2 F g−1 (specific surface-area capacitance was 29.3 μF cm−2) at a current density of 0.5 A g−1 within a potential window of −1.0 to 0 V in a three-electrode system. This work provides a promising approach to realizing the waste straws into a high-valued energy storage material.

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