N/S codoping modification based on the metal organic framework-derived carbon to improve the electrochemical performance of different energy storage devices

材料科学 超级电容器 阳极 电化学 储能 金属有机骨架 化学工程 碳纤维 多孔性 钾离子电池 电容 微观结构 纳米技术 复合材料 复合数 电极 化学 有机化学 热力学 吸附 磷酸钒锂电池 物理 工程类 物理化学 功率(物理)
作者
Ziyi Zhu,Xue Li,Zhong Zhang,Qi Meng,Wenjia Zhang,Peng Dong,Yingjie Zhang
出处
期刊:Journal of Energy Chemistry [Elsevier BV]
卷期号:74: 394-403 被引量:6
标识
DOI:10.1016/j.jechem.2022.07.024
摘要

N/S codoped hierarchical porous carbon microspheres were synthesized using a metal organic framework as the precursor and exhibited high capacity, excellent cycling stability and superior rate performance in different energy storage devices. Carbon-based materials have become a research hotspot in the field of energy storage devices in recent years due to their abundant resources, low cost, and environmental friendliness. However, the low capacity and poor high rate performance still constitute great challenges. Metal organic framework-derived carbon has been widely researched because of its high porosity, tunable structure, and good conductivity. In this work, N/S codoped hierarchical porous carbon microspheres were prepared by a high-temperature heat treatment and atomic doping process using a zinc-based organic framework as the precursor. When used as a potassium-ion battery anode, it has a high reversible specific capacity (435.7 mAh g −1 ), good rate performance (133.5 mAh g −1 at 10,000 mA g −1 ), and long-term cycling stability (73.2% capacity retention after the 2500th cycle). The potassium storage mechanism of the derived carbon was explained by various electrochemical analysis methods and microstructure characterization techniques, and the relationship between the structural characteristics and electrochemical properties was researched. In a supercapacitor, the porous carbon material exhibits a specific capacitance of 307.2 F g −1 at a current density of 0.2 A g −1 in a KOH aqueous solution and achieves a retention rate of 99.88% after 10,000 cycles. The assembled symmetric supercapacitor device delivers a high energy density of 6.69 Wh kg −1 , with a corresponding power density of 2500 W kg −1 . In addition, density functional theory calculations further confirmed that N/S codoping can improve the adsorption capacities of potassium and hydroxyl ions in the derived carbon.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
1秒前
5秒前
哈哈完成签到,获得积分10
8秒前
11秒前
Bismarck完成签到 ,获得积分10
14秒前
18秒前
18秒前
ma完成签到 ,获得积分10
19秒前
文艺的鲜花完成签到 ,获得积分10
20秒前
pengchen完成签到 ,获得积分10
21秒前
李李李完成签到 ,获得积分10
21秒前
21秒前
cc发布了新的文献求助10
22秒前
青梅葡萄汁完成签到 ,获得积分10
23秒前
悬铃木发布了新的文献求助10
24秒前
白露完成签到 ,获得积分10
25秒前
希尔圣火完成签到,获得积分10
25秒前
负责冰海完成签到,获得积分10
27秒前
小黄的主人完成签到,获得积分10
32秒前
求知完成签到,获得积分10
33秒前
小马甲应助希尔圣火采纳,获得10
34秒前
DoctorSUN完成签到,获得积分10
35秒前
乐观紫霜完成签到,获得积分10
39秒前
旺旺完成签到,获得积分10
41秒前
点点完成签到 ,获得积分10
42秒前
sci完成签到 ,获得积分10
45秒前
木子李完成签到 ,获得积分10
47秒前
安静的ky发布了新的文献求助10
48秒前
任性铅笔完成签到 ,获得积分10
48秒前
androabo发布了新的文献求助10
52秒前
May完成签到 ,获得积分10
52秒前
大力的安阳完成签到 ,获得积分10
55秒前
一抹阳光完成签到 ,获得积分10
56秒前
L_MING完成签到,获得积分10
1分钟前
甜蜜秋白完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
Kkkk完成签到 ,获得积分10
1分钟前
sx666完成签到 ,获得积分10
1分钟前
海边的曼彻斯特完成签到 ,获得积分10
1分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Developing Genetic Editing Tools for Lysobacter 2000
卤化钙钛矿人工突触的研究 2000
Моделирование процессов самоорганизации в кристаллообразующих системах 1000
History of U.S. Space Surveillance and Satellite Cataloging 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6518995
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8311648
关于积分的说明 17770028
捐赠科研通 5621007
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2926629
邀请新用户注册赠送积分活动 1903434
关于科研通互助平台的介绍 1764139