中欧体育以废口罩为原料制备高性能碳材料用于高级超级电容器

发布时间：2024-04-07 06:56:14 来源：zoty中欧体育全站 作者：中欧体育app下载官网

　　超级电容器的实际应用需要开发高效的碳电极。目前，COVID-19 流行期间产生的废弃口罩（聚丙烯，PP）的回收利用已成为一个社会问题，引起了广泛关注。将这些废弃材料转化为高性能电极材料提供了一种可持续且具有成本效益的解决方案，为实现资源节约型储能技术铺平了道路。本文，北京化工大学的Ning Sun、徐斌教授（通讯作者）团队在《Energy Fuels》期刊发表名为“Facile Synthesis of a Highly Value-Added High-Performance Carbon Material from Waste Masks for Advanced Supercapacitors”的论文，研究通过简单的磺化交联策略来提高聚丙烯（PP）分子链的热稳定性，然后进行NaOH活化，成功地将废弃口罩转化为高附加值的活性炭材料（SMAC）。

　　磺化过程引入了含氧官能团，可改善电极与电解质之间界面的润湿性能，并有助于提高赝电容。因此，具有 2629.7 m2 g-1 表面积的最佳 SMAC-2在6M KOH 电解质中显示出338.1Fg-1 的足够比电容，同时即使在50Ag-1 的电流密度下也能保持 203.7Fg-1的电容。在电压窗口扩大到0-2.7V的有机电解质（1 M Et4NBF4/AN）中，SMAC-2电极在 0.5Ag-1 电流下的比电容为 138.1Fg-1。此外，以SMAC-2和商用硬碳分别作为阴极和阳极组装的钠离子混合电容器，在257.3Wkg–1的功率密度下，能量密度达到117.3Wh kg–1，凸显了口罩衍生活性炭的良好应用前景。

　　图2.（a）XRD图谱，（b）拉曼光谱，（c）SMACs的XPS测量光谱，（d）代表性SMAC-1的高分辨率O 2s光谱，（e）氮吸附-解吸等温曲线，以及（f）SMAC的孔径分布曲线、SMAC样品的电化学性能

　　综上所述，以一次性口罩为碳源，通过磺化处理和随后的 NaOH 活化，成功制备出了具有优异电化学性能的新型碳材料。以SMAC-2为阴极、商用硬碳（HC）为阳极组装的钠离子混合电容器在功率密度为 257.3 W kg-1 的情况下，能量密度达到了惊人的 117.3 Wh kg-1，凸显了本文碳材料广阔的应用前景。所提出的磺化-活化策略不仅有助于对具有优异电化学性能的废弃口罩进行再利用，还为其他聚合物/废弃医疗材料的可持续处理和有价值利用提供了新的视角。

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