中科大設計出一種儲能性能優異的摻氮多孔碳材料

中科大設計出一種儲能性能優異的摻氮多孔碳材料

中國科學技術大學的研究人員以富勒烯為前驅體，設計了一種具有優異儲能性能的摻氮多孔碳。

摻氮多孔碳材料具有高比表面積和大量的反應活性位點，可用作電化學儲能材料如鋰離子電池和超級電容器的電極材料及催化劑材料。研究人員利用氫氧化鉀活化具有確定尺寸和結構的納米碳單元——富勒烯，得到了兼具良好導電性和高比表面積的多孔碳。實驗發現，當使用較高比例的氫氧化鉀進行處理時，劇烈的活化過程可以打破富勒烯分子，得到碳量子點。對這一過程進行進一步優化，并在活化過程中通入氨氣，可制得不同摻氮量的摻氮多孔碳。由于富勒烯本身兼具五元環和六元環碳結構，最后制得的摻氮多孔碳中氮的主要形式為吡啶氮和吡咯氮，以吡咯氮為主要成分。計算結果表明，由于五元環造成的曲率結構對鋰離子的吸附能力相對于石墨烯平面結構更大，吡咯氮和吡啶氮，特別是吡咯氮增加了對鋰離子的吸附能力。

測試表明，該材料具有優良的倍率性能，用作鋰離子電池負極材料時，其可逆容量在100mA/g電流下達1900mAh/g，在2A/g電流下循環800圈后可逆容量仍可保持在600mAh/g。 (中科大)