以中藥殘?jiān)鼮樵现苽涠嗫滋疾牧?，用于高性能超?jí)電容器

1成果簡(jiǎn)介
本文，新鄉(xiāng)學(xué)院Hui Wang等研究人員在《Chemistry - An Asian Journal》期刊發(fā)表名為“Self-Doped Hierarchical Porous Carbon Derived From Mixed Chinese Herbal Medicine Residues for High Performance Supercapacitors”的論文，研究通過(guò)在氮?dú)夥諊虏捎煤?jiǎn)易的KOH活化工藝，成功從混合中藥殘?jiān)兄苽涑鼍哂凶該诫s雜原子的多孔碳材料（YZPCs）（含氧和氮）。
所得碳材料具有高達(dá)3359 m2·g?1的比表面積和分級(jí)孔結(jié)構(gòu)，共同為電荷存儲(chǔ)提供了豐富的活性位點(diǎn)，并促進(jìn)了快速離子傳輸。此外，源自自摻雜雜原子的顯著假電容效應(yīng)（氮：1.89原子%；氧：16.11原子%）進(jìn)一步提升了整體比電容。對(duì)應(yīng)電極在1 A·g?1電流密度下表現(xiàn)出344 F·g?1的比電容，10 A·g?1時(shí)達(dá)270 F·g?1，并展現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性（10 A·g?1條件下經(jīng)10,000次循環(huán)后電容保持率達(dá)96%）?？傮w而言，本研究證明了該方法作為制造高性能超級(jí)電容器的有效且低成本途徑具有巨大潛力。
2圖文導(dǎo)讀

方案一、Synthetic approach of YZPCs using mix CHMRs.

圖1、SEM images of YZ (a), YZC (b), YZPC-0 (c), YZPC-1 (d), YZPC-2 (e), YZPC-3 (f), YZPC-4 (g), and TEM image of YZPC-3 (h).

圖2、(a) N2 physisorption isotherms and (b) DFT pore size distributions.

圖3、(a) XRD patterns and (b) Raman spectra of the five samples.

圖4、Full XPS spectra survey (a), C 1s (b), O 1s (c), N 1s (d) of YZPC-3.

圖5、Nyquist plots presenting the electrochemical impedance of the five YZPC samples in 6 M KOH.

圖6、Electrochemical behavior of YZPC-3 symmetric device (1 M Na2SO4): (a) CV profiles at 100 mV·s?1 under different voltage windows, (b) 5–100 m V·s?1 CVs; (c) 0.5–10 A·g?1 GCDs; (d) Ragone plot (energy/power density).
3小結(jié)
綜上所述，通過(guò)碳化處理后經(jīng)KOH活化，成功制備出具有高比表面積（1900–3400 m2·g?1）和分級(jí)孔結(jié)構(gòu)的YZPCs，原料源自中藥（大黃根）殘?jiān)?。?yōu)化活化條件（縮短時(shí)間與適溫處理）既促進(jìn)了雜原子的保留（O, N），又形成了增強(qiáng)電解質(zhì)滲透性的表面裂紋。作為超級(jí)電容器電極，YZPC-3在1 A·g?1條件下展現(xiàn)出344 F·g?1的高比電容，經(jīng)10,000次循環(huán)后仍保持96%的電容保持率。采用YZPC-3制備的對(duì)稱超級(jí)電容器展現(xiàn)出16.04 Wh·kg?1的卓越能量密度，彰顯其在高能量存儲(chǔ)領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。除電化學(xué)性能外，本研究開(kāi)辟了將草藥加工廢料轉(zhuǎn)化為先進(jìn)碳材料的實(shí)用可持續(xù)路徑，兼具環(huán)境效益與技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
來(lái)源：材料分析與應(yīng)用