DOI: 10.1021/acsami.9b19977 

通过对电纺SiCNO纤维的NaOH活化，随后进行碳化处理，制备出具有分层多孔壳的中空碳纳米纤维。通过调节碳化温度，制备出具有不同BET比表面积和总孔径的多孔中空碳纳米纤维，并将其作为超级电容器的电极材料。结果表明，当碳化温度为800℃时，所得产品（HCF800）具有最高的BET比表面积为2628.10 m2/g，最大的孔体积为2.32 cm3/g，表现出最佳的超级电容性能。在三电极系统中的电化学结果表明，当放电电流密度为1 A/g时，HCF800的比容量高达330.11 F/g，当电流密度达到20 A/g时，HCF800的比容量仍保持为原来的65.3%。此外，在两电极系统中，HCF800在电流密度为1 A/g时表现出259.86 F/g的出色比电容，10000次循环后的比容量保持率为95.3%，循环稳定性极好，在1.0 A/g时的能量密度为12.99 Wh/kg。重要的是，这种中空多孔碳纳米纤维的超级电容器性能也优于许多先前报道的碳材料，事实证明，该材料是高性能电极材料的理想选择。

图1.样品SiCNO、HCF600、HCF700、HCF800和HCF900的化学相分析：X射线衍射（XRD）图（a）和拉曼光谱（b）。

图2.（a-d）不同放大倍数下HCF800活化产物的典型SEM图像。（a）中的插图为样品HCF800的纤维直径分布；（e）活化产物的氮气吸附和解吸等温线； （f）活化产物的BJH孔径分布。

图3.（a-b）单个HCF800光纤在不同放大率下的典型TEM图像；（c）从a部分中A标记区域记录的典型SAED模式；（d）从b部分中B标记区域记录的典型HRTEM图像；（e）从d部分中C标记区域记录的放大HRTEM图像；（f）HCF800的XPS全扫描光谱；（g）C 1s的高分辨率光谱。

图4.使用三电极系统的所有活化产物的电化学性能：（a）样品HCF800在不同扫描速率下的CV曲线；（b）所有活化产物在50mV/s扫描速率下的CV曲线；（c）HCF800在不同电流密度下的GCD曲线；（d）相对于HCF800和对照样品的比电容的变化。

图5.采用双电极系统的HCF800的电化学性能：（a）不同扫描速率下的CV曲线；（b）不同电流密度下的GCD曲线；（c）奈奎斯特曲线；（d）10000次循环期间，电流密度为6 A/g时的循环稳定性。

图6.HCF800和其他报道的碳基器件的Ragone图。