DOI:10.1016/j.carbon.2020.03.052

这项研究的目的是研发无模板法制备由聚丙烯腈（PAN）/环糊精（CD）衍生的多孔碳纳米纤维（CNF）/MnO2复合材料（PMnCD）并研究其形态和电化学性质，以确定由α-CD、β-CD和γ-CD形成的复合物（ICs）的不同性能。在这三个CD相中，由β-CD形成的PMnCD（β）复合材料表现出分层的多孔结构，499 m2g-1的大比表面积，总孔体积为0.32 cm3g-1，这有助于提高吸附效率和水合分子的积累，从而形成双层结构。此外，PMnCD（β）复合材料的众多中孔和氮官能团为电解质离子提供了快速的扩散通道，并通过伪电容特性为电解质离子提供了更高的吸引力相互作用。结果表明，PMnCD（β）电极在1 mAcm-2下具有228 Fg-1的高比电容，在400-10,000 Wkg-1的功率密度范围内的最大能量密度为25.3-16.0 Whkg-1。在水溶液中进行10000次循环后，其循环稳定性达到94%以上，从而为超级电容器提供了潜在的应用。

图1.（a）PMnCD（α）、（b）PMnCD（β）和（c）PMnCD（γ）的FE-SEM图像，（d）2b中所示区域的EDS数据，（e）PMnCD的HRTEM图像（β）和（f）-（g）对应的碳、氧和锰元素EDX映射图像以及相关的SEAD模式。

图2.（a）PMnCD（α）、PMnCD（β）和PMnCD（γ）的氮吸附-解吸等温线、（b）BET比表面积以及总孔体积。

图3.（a）在氮气氛下的三种电纺纳米纤维网的TGA热分析图，以及（b）电纺NFs的DSC热分析图。

图4.（a）PMnCD（β）的全扫描XPS光谱、高分辨率（b）Mn2p、（c）O1s和（d）的N1s，（e）根据XPS的C、O和Mn的化学组成比和（f）MnO2的组成比。

图5.（a）PMnCD（α）、（b）PMnCD（β）和（c）PMnCD（γ）在不同扫描速率下的CV曲线，以及（d）四个电极在50 mVs-1下的CVs 。

图6.（a）频率范围从10 MHz到100 kHz的奈奎斯特图（插图代表放大高频区域），（b）在不同电流密度下的比电容，（c）水溶液中的Ragone图，（d）PMnCD（β）电极在PMnCD（β）电极20 mAcm-2处的循环性能（运行10000次循环前后的CV曲线），（e）和（f）PMnCD的SEM和EDX分析（10,000个循环后，在6 M KOH水性电解液中以1 mAcm-2的恒定电流密度进行测试）。

图7.（a）BET比表面积、中孔体积分数和比电容的演变，（b）比电容随氮总量的变化，（c）拉曼光谱，以及（d）三种PMnCD的结晶趋势图。