浙大玉米芯为原料制备FeN共掺杂多孔碳材料，用于超级电容器

　　成果简介
　　玉米芯作为一种可持续的生物质废弃料，主要由半纤维素组成。本文，浙江大学盛奎川教授团队在《Energy Fuels》期刊发表名为＂Synthesis of Fe/N Co-doped Porous Carbon Spheres Derived from Corncob for Supercapacitors with High Performances＂的论文，研究以天然玉米芯为基材，通过连续的FeCl3介导的水热反应和温和的KHCO3活化路线Fe/N共掺杂多孔碳球体，用于超级电容器电极材料。
　　由于半纤维素的低水解温度和Fe 3+ 的水解促进作用，玉米芯衍生的氢化炭呈现出特殊的碳球形态。有趣的是，该碳在三聚氰胺介导的 KHCO 3活化后，球体形态得以完好保存。由于离子扩散距离短、独特的堆积结构和发达的微介孔结构碳球体，优化的 CCAC-Fe-M-50% 表现出优异的离子转移动力学和倍率性能（87% 高达 20 A g –1）。同时，在三电极装置中对CCAC-Fe-M-50%的电化学研究表明高电容（1 a g-1时为338 F g-1）。在双电极设置中，CCAC-Fe-M-50%||CCAC-Fe-M-50% 装置显示出最高的循环性（5000 次循环后保持率为 102.7%）和极低的R ct (0.59 Ω) 和Rs (4.54 Ω)。
　　这些优异的性能归因于大S BET (2305.7 m 2 g –1 )、多种氧化还原可能性 (Fe 3+、Fe2+和 N官能团），以及碳具有微介孔结构的球体形态，分别增强了离子物理吸附、赝电容和电解质/离子扩散。此外，所制造的CCAC-Fe系M-50％在中性电解质|| CCAC-Fe系M-50％设备表现出了极好的能量密度（Ëd 18.60 Wh kg-1）在功率密度（Pd） 455 W kg –1。目前提出的具有优异结果的策略可用于超级电容器和其他高科技应用的生物质基超性能电极材料的新开发。
　　图文导读
　　方案 1. 玉米芯Fe/N Co掺杂 PCSs的合成方案,用于超级电容器应用
　　图 1. (a) CCHC-Fe、(b) CCPC-Fe、(c) CCAC-Fe、(d) CCAC-Fe-M-25% 和 (e) CCAC-Fe-M-50 的 SEM 图像CCAC-Fe-M-50% 在 (f) 5900 、(g) 25 000  和 (h) 390 000  不同放大倍数下的 % 和 TEM 图像。
　　方案 2. (a) PCSs 的空间高效填充结构和 (b) 层堆叠多孔 碳结构的方案
　　图2. (a) PCSs 的 XRD 和 (b) 拉曼图谱，(c) CCAC-Fe-M-50% N 1s 的 XPS 光谱，以及 (d) CCAC-Fe-M 的 Fe 2p 的 XPS 光谱-50%。
　　图3. 6 M KOH 中的三电极设置
　　图4. 1M Na2SO4中的两电极设置
　　文献 :
　　https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.1c01922