Carbonylated Porous Carbon from Organic Acid Salts for High-Performance Supercapacitors

超级电容器 假电容 材料科学 电容 碳纤维 化学工程 多孔性 储能 微观结构 电容器 多孔介质 比表面积 纳米技术 电导率 无机化学 羧酸盐 电解质 电阻率和电导率 工作(物理)
作者
Hetian Feng,Fenglin Zhao,Liu Liu,Peng He,Chen Wang,Kefan Chen,Wanxia Huang
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:18 (6): 9789-9798
标识
DOI:10.1021/acsami.5c21220
摘要

Supercapacitors, particularly porous carbon-based electric double-layer capacitors (PC-EDLCs), are crucial for next-generation energy storage but face limitations in capacitance enhancement and microstructure manipulation. Conventional carbonization–activation methods suffer from energy inefficiency, poor pore structure regulation, loss of functional groups, and inability to create optimal conducting-adsorption hybrid structures. This study presents a novel, tunable one-step thermal synthesis strategy based on the self-activation reaction of potassium carboxylate precursors. A precarbonization step is induced to enrich the oxygen-containing functional groups at the porous carbon surface, followed by activation at 800 °C. While this pretreatment reduces the specific surface area, it significantly increases the specific capacitance to 279 F g–1 by introducing substantial pseudocapacitance and optimizing the conductivity of the carbon skeleton. The resulting carbonylated porous carbon exhibits outstanding supercapacitor performance, with a high capacitance retention of 93% after 10,000 cycles and an energy density of 12.8 Wh kg–1. This work offers an efficient, energy-saving, and structurally tunable pathway for preparing high-performance porous carbon materials.
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