KNO3-mediated synthesis of high-surface-area polyacrylonitrile-based carbon material for exceptional supercapacitors

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作者
Yingliang Liu,Yeru Liang,Hang Hu,Hanwu Dong,Mingtao Zheng,Yong Xiao,Yingliang Liu
出处
期刊:Carbon [Elsevier BV]
卷期号:152: 120-127 被引量:43
标识
DOI:10.1016/j.carbon.2019.06.001
摘要

Exploration of effective ways to highly porous carbon is a critical but remains challenging issue for high-performance supercapacitors. Here, we propose a new and facile strategy to synthesize polyacrylonitrile-based porous carbon (PPC) material. The as-prepared PPC not only possesses a well-defined hierarchical pore structure, but also exhibits the highest BET surface area of 3751 m2 g−1 and the largest pore volume of 2.48 cm3 g−1 among all the materials derived from polyacrylonitrile. The key to this preparation strategy is utilization of KNO3 as a mediator for pre-oxidation of polyacrylonitrile, which leads to construction of a fluffy and rigid semi-carbonized framework for the easy accessibility of activator KOH. Benefiting from the well-developed porosity, the PPC electrode exhibits an unusually high capacitance of 448 F g−1 at 0.5 A g−1 and an outstanding long-term stability of 96.5% capacitance retention after 10000 cycles in 1.0 V aqueous supercapacitors. Additionally, a remarkable energy density of 23.6 Wh kg−1 can be delivered at a high out-put power density of 220 W kg−1 in 1.8 V aqueous supercapacitors. These attractive electrochemical properties enable PPC to go far beyond many reported carbonaceous electrodes, which is expected to be as competitive candidate for high-performance supercapacitor electrode.
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