DOI: 10.1016/j.apsusc.2021.148933

碳纳米纤维是一种很有前途的超级电容器电极材料。在碳纳米纤维中实现高比表面积的同时，优化其介孔/微孔比和结构是一种非常理想且极具挑战性的方案。在此，研究者通过静电纺丝正硅酸乙酯（TEOS）/酚醛树脂（PR）/聚乙烯吡咯烷酮（PVP）/F127共混溶液，然后进行碳热还原、除碳和氯化，设计并制备了具有高比表面积和合理介/微孔结构的碳纳米纤维垫。通过调节纺丝溶液中TEOS的含量，构建了具有可调节二级纳米结构的碳化硅纳米纤维，以此为原料制备了具有相当多介孔（介孔率为60-70％）、多样二级纳米结构（24-44nm）和高比表面积（1765-1890m2/g）的微孔碳纳米纤维。此外，本文提出了碳纳米纤维中多样二级纳米结构的形成机理。碳化物衍生碳纳米纤维由于增强的离子传输而显示出更高的比电容（在0.1A/g时为316F/g）和高倍率性能（在100A/g时为186F/g），这是通过缩短微孔通道并为微孔结构域提供方便的介孔通道来实现的。

图1.在（a）1300℃，（b）1350℃，（c）1400℃和（d）1500℃的不同温度下进行碳化并在空气中于700℃下进行煅烧后的纤维的SEM图像和光学照片。

图2.（a）PFCNF-1，（b）PFCNF-SiC-1和（c）PFCNF-CDC-1的SEM图像和照片。

图3.（a）PFCNF-SiC-Xs和PFCNF-CDC-Xs的XRD图。（b）PFCNF-CDC-Xs的拉曼光谱和（c）XPS全扫描光谱。

图4.（a，d，c）PFCNF-CDC-1，（d，e，f）PFCNF-CDC-2，（g，h，i）PFCNF-CDC-3

在不同放大倍率下的SEM图像。

图5.二级结构的直径分布和平均直径。

图6.（a，b，c）PFCNF-SiC-3和（d，e，f）PFCNF-CDC-3在不同放大倍率下的HRTEM图像。

图7.（a）PFCNF-CDC-Xs的N2吸附-解吸等温线，（b）孔径分布。

图8.扫描速率为（a）5mV/s和（b）100mV/s时的CV曲线。（c）在不同电流密度下PFCNF-CDC-3的恒电流充电/放电（GCD）曲线。在（d）0.1A/g，（e）10A/g和（f）100A/g下的GCD曲线。（g）电阻压降随电流密度的变化。（h）在不同电流密度下的比电容。（i）波特图。

图9.基于双电极测试的电化学性能。（a）PCNF-CDC-Xs在100mV/s下的CV曲线。（b）在0.1A/g下的GCD曲线。（c）不同电流密度下的比电容。（d）所有基于PFCNF-CDC-X的对称超级电容器的循环稳定性。