西安理工大学《Energy Technol》：玉米渣为原料制备石墨烯修饰的N-O共掺杂碳纳米纤维，用于高性能超级电容器

成果简介

本文，西安理工大学Xin Hou等研究人员在《Energy Technology》期刊发表名为“N–O Codoped Carbon Nanofibers Decorated with Graphene for High-Performance Supercapacitors”的论文，研究通过静电纺丝法从玉米渣衍生的木质素中制备氮、氧共掺杂的多孔碳纳米纤维（CNF），然后通过简单的“刷涂和干燥”工艺引入石墨烯（GN）。获得的GN涂层碳纳米纤维 (CNFs@GNs) 具有3D网络结构、丰富的杂原子、优异的导电性、高比表面积 (700.92m2 g-1 )，从而提高了电化学性能。此外，组装的CNFs@GNs对称超级电容器的能量密度为20.3Whkg-1在199.97W kg -1的功率密度以及97.3% 的高充电/放电可逆性和10 000次循环后的库仑效率为99.81%。这里使用的这种“刷涂和干燥”策略为设计CNF和GN复合材料提供了一种方便有效的途径，并可用于其他活性材料。

图文导读

图1、CNFs@GNs的制备过程示意图。

图2、a) CNFs、b) SFs@GNs、c) CNFs@GNs 和 d) CNFs@GNs的横截面图的SEM 图像。

图3、a) N2吸附和解吸等温线。b) 孔径分布，c) XRD 图案，以及 d) CNFs 和 CNFs@GNs 的拉曼光谱。

图4、a) XPS 测量光谱 b)C 1s、c) O 1s 和 d) N 1s 的高分辨率光谱以及 CNFs@GNs 样品的拟合峰。

图5、CNFs@GNs在三电极体系中的电化学性能

图6、CNFs@GNs双电极体系中的电化学性能

小结

总之，通过静电纺丝法制备了来自玉米残留物木质素的氮、氧共掺杂的分级多孔 CNF，然后通过简单的“刷涂和干燥”工艺引入GN。结果表明，CNFs@GNs 是用于储能应用的超级电容器装置的优选电极材料。

文献：https://doi.org/10.1002/ente.202100743