三维氮掺杂分级多孔碳纳米片的制备及储锌性能

摘要

以MgO@ZIF-8为双模板和辅助碳源,KHCO_3为活化剂,煤沥青（CTP）为碳源,制备了三维氮掺杂分级多孔碳纳米片（N-CNs）,探究了KHCO_3与CTP的质量比对N-CNs的结构、化学组成和锌离子储存性能的影响.结果表明，当KHCO_3与CTP的质量比为3∶1时,制备的样品（N-CN_3）具有三维互连的碳纳米片结构、高比表面积（2360 m~2/g）和吡咯氮含量.将N-CN_3作为锌离子混合电容器（ZHCs）正极时，其在2 mol/L Zn SO_4电解液中展现了出色的比容量（当电流密度为0.2 A/g时,比容量为157.6 m A·h/g）、高的能量密度（在176.1 W/kg功率密度下能量密度为126.5 W·h/kg）和优异的循环稳定性（当电流密度为5 A/g时，经过20000次循环后容量仅衰减6.4%,库仑效率为99.6%）.密度泛函理论计算结果证实，吡咯氮掺杂增加了电极材料对锌离子的吸附能,提高了N-CNs对锌离子的吸附容量.

关键词

锌离子混合电容器 / 煤沥青 / 多孔碳 / MgO@ZIF-8 / 密度泛函理论计算