Lignin-derived heteroatom-doped porous carbons for supercapacitor and CO2 capture applications

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作者
Muslum Demi̇r,Tsemre-Dingel Tessema,Ahmed A. Farghaly,Emmanuel Nyankson,Sushil Kumar Saraswat,Burak Aksoy,Timur İslamoğlu,Maryanne M. Collinson,Hani M. El‐Kaderi,Ram B. Gupta
出处
期刊:International Journal of Energy Research [Wiley]
卷期号:42 (8): 2686-2700 被引量:125
标识
DOI:10.1002/er.4058
摘要

The present study reports the economic and sustainable syntheses of functional porous carbons for supercapacitor and CO2 capture applications. Lignin, a byproduct of pulp and paper industry, was successfully converted into a series of heteroatom-doped porous carbons (LHPCs) through a hydrothermal carbonization followed by a chemical activating treatment. The prepared carbons include in the range of 2.5 to 5.6 wt% nitrogen and 54 wt% oxygen in its structure. All the prepared carbons exhibit micro- and mesoporous structures with a high surface area in the range of 1788 to 2957 m2 g−1. As-prepared LHPCs as an active electrode material and CO2 adsorbents were investigated for supercapacitor and CO2 capture applications. Lignin-derived heteroatom-doped porous carbon 850 shows an outstanding gravimetric specific capacitance of 372 F g−1 and excellent cyclic stability over 30,000 cycles in 1 M KOH. Lignin-derived heteroatom-doped porous carbon 700 displays a remarkable CO2 capture capacity of up to 4.8 mmol g−1 (1 bar and 298 K). This study illustrates the effective transformation of a sustainable waste product into a highly functional carbon material for energy storage and CO2 separation applications.
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