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天津工业大学史景利&北卡罗来纳州立大学张向武Appl. Surf. Sci.:柔性多孔碳纳米带网的制备及其结构和超级电容性能
2020/12/29 9:21:31 易丝帮

DOI:10.1016/j.apsusc.2020.148783

通过静电纺丝酚醛树脂/PVP/硝酸镁(MNH)溶液,然后经固化、热处理和剥离制备了具有分层多孔结构、含N和/或O表面功能的柔性碳纳米带网(CNBWs)。研究了纺丝湿度对固化纤维形态的影响。结果表明,低湿度是成功纺丝和收集纳米带的必要条件。MNH的添加对抑制热处理过程中纳米带间的粘附和纳米带的翘曲以及产生分层多孔结构起着至关重要的作用。MNH含量的增加导致CNBWs的比表面积(SSA)、微孔体积和介孔率增大。所获得的CNBWs的最大SSA为779 m2 g-1,介孔率为82%。翘曲数量的减少使CNBWs具有面对面的纳米带间连接,大大提高了CNBWs的电导率和堆积密度,从而最终改善了其倍率性能和容量。这项工作为提高作为超级电容器或电池电极的电纺碳纳米纤维网的电导率和容量提供了一条可行的途径。

 

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图1.在不同湿度下制备的固化纤维的SEM图像:(a)40-45%,(b)30-35%,(c)18-23%,和(d)7-12%。


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图2.(a)CNBW-0.5,(b,c)PCNBW-0.5,(d)CNBW-1.0,(e,f)PCNBW-1.0,(g)CNBW-1.5和(h,i)PCNBW-1.5的SEM图像。


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图3.(a)PCNBWs的XRD图谱和(b)拉曼光谱。


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图4.(a,d)PCNBW-0.5,(b,e)PCNBW-1.0和(c,f)PCNBW-1.5的HRTEM图像。


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图5.(a)氮气吸附-解吸等温线,(b)微孔尺寸分布,和(c)介孔和大孔尺寸分布。


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图6.(a)所有PCNBW-Xs的XPS光谱,以及(b,c,d)PCNBW-1.5的C1、O1和N1光谱。


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图7.在(a)5 mV s-1和(b)100 mV s-1下的CV曲线。


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图8.(a)在不同电流密度下PCNBW-1.5的GCD曲线。(b,c)在0.2和20 A g-1下的GCD曲线。(d)IR压降随电流密度的变化。(e)PCNBW-Xs的电导率。(f)在不同电流密度下的比电容。(g)在不同电流密度下的容量。(h)奈奎斯特图。插图:等效电路模型。(i)PCNBW-1.5的循环性能。


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