成果简介
本文，西北师范大学化学化工学院 彭辉副教授与马国富教授等研究人员在《SUSTAIN ENERG FUELS》期刊发表名为“Bread-inspired foaming strategy to fabricate a wine lees-based porous carbon framework for high specific energy supercapacitorsc”的论文，研究受馒头发酵过程的启发，通过一步简单且环保的碳酸氢钠发泡和活化策略，制备了一种具有三维多孔结构的新型酒糟基多孔碳骨架。
基于碳酸氢钠热分解产生的自生膨胀气体和活化剂的双重功能，所得WLCF呈现蓬松的碳骨架结构、高比表面积和高氮掺杂效应，显着提高了电化学性能。由WLCF电极和Na2SO4组装而成的对称超级电容器水性电解质在225Wkg-1的功率密度下表现出2V的宽且稳定的电压窗口和18Wh kg-1的高能量密度。
此外，基于 WLCF 电极和离子液体 电解质制造的超级电容器可提供高达4V的超高输出电压、54Whkg -1的高能量密度和 401Wkg-1 的高功率密度，并且在100000次循环后具有90%的优异电容保持率。生物质基多孔碳骨架的绿色制备和宽工作电压的成功实现为实现高能量密度超级电容器提供了有前景的策略。
图文导读
图1、3D WLCF 材料的制造过程示意图
图2. WLCF-0, WLCF-2 和 WLC 的 SEM 图像； WLCF-2 的 TEM 图像和 HRTEM 图像； WLCF-2 的 EDX 元素图； 调查 XPS 光谱和 WLCF-2 和 WLC 的高分辨率 N1s 光谱。
图3. XRD图谱和具有不同活化剂用量和不同活化剂的WLCF的拉曼光谱； 氮吸附-解吸等温线和 WLCF 具有不同数量的活化剂和不同活化剂的孔径分布曲线。
图4. WLC 和 WLCF 材料的 CV 曲线， WLC 和 WLCF 材料的 GCD 曲线， WLCF-2 在不同电流密度下的 GCD 曲线和 WLC 和 WLCF 的相应放电电容不同电流密度的材料。
图5、 具有不同电解质的对称超级电容器的示意图； [Emim]BF 4电解质中超级电容器在不同扫描速率下的CV曲线； [Emim]BF 4电解质中不同电流密度下超级电容器的GCD曲线； 不同电解质中超级电容器的奈奎斯特图； 不同电解质中超级电容器的 Ragone 图； 超级电容器在不同电解质中的循环稳定性。
小结
总之，通过一步简单且环保的自生气体发泡和活化策略，制备了一种基于酒糟新型的的多孔碳框架。酒糟含有大量多糖和含氮物质，提供丰富的碳和氮来源。此外，自生膨胀气体和活化剂的双重功能源于NaHCO 3的热分解。因此，所得WLCF呈现蓬松的碳骨架结构，高比表面积 和高氮掺杂效应，显着提高了电化学性能。生物质基多孔碳骨架的环保制备和在水/离子液体电解质中具有宽工作电压的储能装置的成功构建为实现高能量密度的碳基超级电容器提供了有前景的策略。
文献：
https://doi.org/10.1039/D1SE01059J
