由重质生物油生产的用于高性能超级电容器电极的分级多孔碳材料

生物质热解产生的重质生物油作为碳源合成用于超级电容器应用的分级多孔碳材料。研究了重质生物油衍生碳前驱体的化学活化条件对所制备碳材料的微观形貌、孔结构、晶体结构和表面官能团的影响。在三电极和双电极系统中进行电化学测量以评估所制备的碳材料的性能。结果表明，NaOH/重质生物油衍生碳前驱体比例为3∶1制备的碳材料具有最高的比表面积(2 826 m2/g)和最大的总孔体积(1.78 cm3/g)，并具有明显的分级多孔结构和丰富的氧掺杂。在电流密度为0.5 A/g时，单碳电极的比电容在三电极体系中达到287 F/g，在双电极体系中达到259 F/g，优于许多生物质基碳材料。在三电极体系中，该碳电极在0.5 A/g～50 A/g电流密度下，具有63.8%的高电容保持率，表明其优异的倍率性能。此外，双电极对称超级电容器的能量密度在300 W/kg的功率密度下达到12.95 Wh/kg。本研究提出了一种以重质生物油为原料制备活性炭电极材料的新方法。