摘要
随着化石能源的消耗与环境的恶化，开发环境友好、可再生的高性能储能设备已经迫在眉睫，其中，超级电容器受到了广泛的关注。生物质碳材料由于其电化学性能优良、数量丰富、成本低、可再生和环境友好等优点而成为超级电容器的理想候选材料。本文将介绍利用两种废弃生物质制备的超级电容器的工作，主要工作如下： (1)利用废弃柠檬皮作为碳前驱体，先在高温下预碳化2h，再以尿素作为氮源、KOH作为活化剂在高纯N2的保护下通过高温活化制得N掺杂的分级多孔碳材料(ANC)，其具有1739m2g?1的比表面积，2.24at.%的N元素掺杂量和分级多孔结构，这些特性改善了碳材料的电化学性能。用三电极装置测得电流密度为0.5Ag?1时的比电容为333.6Fg?1。ANC-800在电流密度为5Ag?1时循环10000次的电容保持率高达96.1%，表明其具有良好的循环性能。组装的全固态对称超级电容器在功率密度为1124.6kg?1时显示出14Whkg?1的能量密度，表明所制备的碳材料是一种非常有前途的能源材料。 (2)为了提高双电层超级电容器的电化学性能，采用一种绿色廉价的方法合成了具有超高的比表面积和分级多孔结构的N/P共掺杂碳活性材料(ANPC)。以废弃榴莲皮为碳源，(NH)2HPO4为氮源和磷源，KOH为活化剂。所得多孔碳材料具有超高的比表面积(3416m2g?1)、分级孔结构(微孔比例为84vol%)和适宜的N(2.17at.%)和P(0.48at.%)掺杂量。在三电极装置中，这些特征之间的协同作用使A-NPC-800表现出高的比电容(在电流密度为0.5Ag?1时达到383.4Fg-l),理想的速率性能(在电流密度为20Ag?1时达到255.6Fg?l)和极好的循环性能(在电流密度为5Ag-1时10000次循环后保留了98.3%的比电容)。在全固态对称超级电容器中，该材料在功率密度为400.5Wkg?l时，能提供25.3Whkg?1的能量密度，在电流密度为2Ag?l时循环5000次后，容量保持率达到97.6%。A-NPC由于其高超的性能，在能源材料领域具有潜在的价值。
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