成果简介
本文，北方民族大学Mengxia Cui等研究人员在《New J. Chem.》期刊发表名为“Recycling decoration wastes toward a high-performance porous carbon membrane electrode for supercapacitive energy storage devices”的论文，研究以KOH为活化剂，通过直接两步碳化房屋装修废弃物，制备坚固的分级多孔碳膜电极，表示为 DWCM。系统研究了KOH浓度和碳化温度对所得DWCM电极的结构（比表面积、孔径和分布、石墨化程度）的影响。DWCM直接用作无粘合剂和无添加剂的自支撑电极，用于组装水性对称SC。得益于大表面积、高孔隙率、优异的电解质润湿性以及结构集成，DWCM电极具有优异的电容性能，具有高比电容（面电容）、循环稳定性和能量密度，优于大多数已报道的粉末碳。开辟了一条利用装饰废料开发用于储能的高性能自支撑多孔碳膜的新途径。
图文导读
图1、 (a) DWCM- xy电极制备过程示意图。（b-d）DWCM-1-1000电极的俯视图和（e-g）侧视SEM图像。(h) DWCM-1-1000 电极的SEM图像和相应的EDX元素图（C、O 和 N）。
图2 、（a-c）DWCM-1-1000 电极的低倍率TEM图像和HRTEM 图像。
(d) DWCM-1-1000电极的HAADF-STEM图像和相应的EDX元素图。
图3 、(a/b) DWCM- x -1000电极的N2吸附-解吸等温线和相应的孔径分布曲线。(c/d) DWCM-1- y电极的N 2吸附-解吸等温线和相应的孔径分布曲线。(e) DWCM-1-1000 电极的电解质润湿性。
图 4、 (a) DWCM-1-1000电极的 XPS 测量光谱和高分辨率 (b) C 1s、(c) N 1s 和 (d) O 1s XPS 光谱。
图5、(a)在不同电位窗口记录的CV曲线。
(b) 基于DWCM-1-1000 的SC在不同扫描速率下的 CV 曲线。
(c) 基于DWCM-1-1000的SC在不同电流密度下的GCD曲线，
(d) 于DWCM-1-1000的SC在不同电流密度下计算的比电容和面电容。
(e) 基于DWCM-1-1000的SC在1 A g -1电流密度下的循环稳定性和库仑效率.
(f) 基于DWCM-1-1000 的SC的Ragone图。插图显示了由两个基于DWCM的SC串联驱动的北方民族大学124个红色LED模制“NMU”徽标的数字照片。
小结
总之，使用KOH作为活化剂的装饰垃圾直接两步碳化，轻松制造了分层多孔碳膜 (DWCM)，可直接用作无粘合剂和无添加剂的自支撑电极，用于水性 SC。将装修废料转化为自支撑的高性能碳电极材料，为开发低成本高性能储能设备提供了新的视角。
文献：
https://doi.org/10.1039/D1NJ04738H