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【美国化学会C&EN报道】来自爆米花的灵感:完美孔结构助力高容量超级电容器
发布日期:2017-11-21浏览次数:字号:[ ]

     在能源革命愈趋愈烈的今天,扬州大学环境科学与工程学院一直以促进超级电容器的绿色可持续发展为出发点,以图缓解能源危机。20171023日,美国化学会(Chemical & Engineering News)新闻报告了扬州大学侯建华博士团队最近发表在美国化学会ACS Appl. Mater. Interfaces杂志上的研究成果(http://pubs.acs.org/doi/10.1021/cen-09542-newscripts)

 

新闻稿报告原文大致如下:

   通常情况下,烧焦玉米爆米花的气味往往让人很惊慌,但是在扬州大学的环境工程实验室中,这种独特的气味伴随着一种新型碳基材料的产生,且能有效提高超级电容器的储能性能。侯建华和他的合作者找到了一种绿色方法和可再生的生物质原料来提高储能器件的能量密度,灵感来自于他的女儿吃爆米花时的提问:为什么爆米花会如此的香脆?使侯建华博士联想从玉米到爆米花微观结构发生什么样的变化。

   储能材料的微观结构显著影响着性能表现。微观孔隙的设计不仅需要增加其比表面积,并且也需要供离子运输的快速通道,但材料合成具有挑战性。侯博士及其合作者在研究论文中制备出爆米花基碳片具有超高比表面积的蜂窝状结构,获得在生物质碳材料中具有最高能量密度的超级电容器器件。不仅如此,该方法绿色且易加工:微波膨化爆米花8分钟后用氢氧化钾活化即可。http://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsami.7b07746DOI:10.1021/acsami.7b07746,影响因子:7.5)。

   在此之后,该团队采用传统的大米爆米花作为多孔碳的原料,该多孔碳制备的超级电容器能量密度高达到104 Wh kg −1 (53 Wh L−1 )论文发表于Journal of Power Sources, 2017, 371, 148https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2017.10.045, 影响因子: 6.4),在此之前,他们发表论文Hierarchical Porous Nitrogen-Doped Carbon Nanosheets Derived from Silk for Ultrahigh-Capacity Battery Anodes and Supercapacitors,(ACS Nano, 2015, 92556,影响因子:13.9,热点论文,单篇引用270余次)且也被美国化学会以“Silk could be new ‘green’ material for next-generation batteries”为题发布新闻。

   该研究发现可能为超级电容器应用于电动车等作为动力电源,克服行驶里程短,充电时间长的发展瓶颈。该工作得到国家自然科学青年基金,省自然科学青年基金,大学生科技创业训练,创新基金项目等支持。




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