氮电极(扬州大学：氮掺杂碳纳米纤维电极材料，用于柔性全固态超级电容器)
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氮电极(扬州大学：氮掺杂碳纳米纤维电极材料，用于柔性全固态超级电容器)
成果简介
具有一维纳米结构的碳纳米纤维（CNF）是一种很有前途的储能材料。然而，开发具有优良储能性能的全固态CNF基储能材料仍然是一个挑战。本文，扬州大学Jiye Li等研究人员在《ACS Appl. Energy Mater》期刊发表名为“Flexible All-Solid-State Supercapacitor Fabricated with Nitrogen-Doped Carbon Nanofiber Electrode Material Derived from Polyacrylonitrile Copolymer”的论文，研究以以含氧单体与丙烯腈（AN）共聚制备聚丙烯腈（PAN）共聚物。以聚（丙烯腈-衣康酸）（P（AN-co-IA））纳米纤维为原料，制备具有可调微孔量和氮掺杂的碳纳米纤维。
当用作超级电容器时，P（AN-co-IA）衍生的CNFs（C-CNFs）表现出347 F g–1（0.5 a g–1）的高比电容，84μF cm–2，循环稳定性好。此外，通过组装纳米碳纤维可以制备出具有优良柔性和储能性能的全固态超级电容器器件。C-CNF在高性能超级电容器中具有广阔的应用前景。
图文导读
图1.（A）PAN碳化示意图。
（B）PAN共聚物的碳化示意图。
（C–E）C-CNF-48的SEM图像和一张C-CNF-48的照片。
（F，G）C-CNF-48的HRTEM图像。
（H）C-CNF-48的选择区域电子衍射（SAED）图案。
（I）C-CNF-48的相关电子损耗光谱（EELS）元素图谱。
图2.（A）不同CNF的N-6，NP和NQ的高分辨率N 1s XPS光谱。（B）不同CNF的拉曼光谱。（C）不同CNF的XRD分布图。（D）不同CNF的计算孔径分布。插图：不同CNF的N 2吸附-解吸等温线。
图3.三电极系统中的电化学性能
图4.两电极系统中的电化学性能
图5.固态超级电容器的电化学性能。
小结
通过对P（AN-co-IA）溶液进行静电纺丝、过氧化和炭化，制备了具有高比表面积、优异储能性能和高氮掺杂水平的CNF。C-CNF-48基柔性器件在严重弯曲下的电化学性能变化很小，表明C-CNF是一种很有前途的可穿戴便携式电子支架材料。
链接：https://doi.org/10.1021/acsaem.1c00634
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