近年来,锌离子电容器(ZIHCs)因其环境友好性和优异的电化学性能而备受关注。然而,ZIHCs的研究体系尚不成熟,为改善ZIHCs的储能动力学和循环稳定性等问题,亟需研发出低成本和高性能的碳基电极材料。本工作以海藻酸钠为碳前驱体,五硼酸铵为氮源和硼源,采用一步水热活化策略合成了氮/硼含量较高的分级多孔炭(NBSPC)。这种策略可以有效重塑炭的多孔结构,产生大量的活性位点,贡献额外的赝电容,从而提高其电化学性能。以NBSPC为正极构建了锌离子电容器,其在40 A g^(-1)的超高电流密度下,可以实现85.4 mAh g^(-1)优异的倍率性能,并在10 A g^(-1)的电流密度下可以稳定循环15000次,容量保持率高达94.5%。
石墨是锂离子电池使用最广泛的负极材料,提高石墨的球形度和密度是提高其能量密度的重要方法。本文报道了通过高剪切湿法制粒技术制备具有高振实密度石墨颗粒的一种简单方法,将两种石墨材料致密化为两种石墨颗粒,即湿法制粒的洋葱状碳(WG-GOC)和湿法制粒的人造石墨(WG-AG)。结果发现,与制粒前的原始石墨相比,WG-GOC的振实密度提高了约34%,WG-AG的振实密度提高了约44%。当作为锂离子电池负极时,在电流密度为50 mA g^(-1)时,WGGOC和WG-AG的体积容量分别增加了约35%和55%。此外,WG-GOC的倍率性能也得到了明显改善。在电流密度为2000 mA g^(-1)时,WG-GOC的体积比容量增加了169.1%。电化学性能的显著提升得益于所制石墨颗粒具有更高的振实密度。因此,利用湿法制粒法开发了一种制备高振实密度石墨负极的简易方法,这有利于高容量电极的发展。
炭黑是一种廉价且具有高导电性的氧还原催化剂,可应用于微生物燃料电池(MFCs)的阴极。然而,纯炭黑的催化性能较差,不能满足实际应用需求。为了提高炭黑的催化性能,以氯化铁(FeCl_3)和三聚氰胺作为Fe源和N源按一定比例与炭黑混合共炭化,对炭黑进行改性处理。结果表明,当Fe-N与炭黑的质量比例为2.6∶1时,MFCs的输出功率密度达到最高值,为1395 mW/m^2,比Pt/C催化剂(876 m W/m^2)提高了59%。SEM观察到炭黑基体上形成了椭圆形或柱状晶体,XRD和XPS测试结果显示是在共炭化过程中生成的Fe3C晶体,引入了吡啶氮和石墨氮,在催化剂表面形成更多的活性位点,这是复合催化剂性能提升的关键因素。随着Fe-N比例的提高,复合催化剂的导电性和比表面积逐渐下降,从另一方面又限制了其性能的提升。综上所述,氯化铁、三聚氰胺和炭黑共炭化制备的复合催化剂是一种具有良好性价比的MFCs阴极催化剂,可在规模化应用中发挥更大作用。
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