铁掺杂槟榔衍生炭材料的电化学性能研究

作者：牛晓勤; 吴迪尘; 李燕; 尉梅梅; 陈玉红^*

来源：电子元件与材料, 2021, 40(09): 857-865.

DOI：10.14106/j.cnki.1001-2028.2021.0263

• 清洁能源
• 生物质炭
• 电极材料
• 铁掺杂
• 超级电容器

以食用后废弃的槟榔作为前驱体,经由预氧化、氢氧化钾活化和高温炭化制备生物质炭。将炭材料置于六水合氯化铁溶液中吸附铁离子,经由一步热处理后最终制备铁掺杂炭材料。通过比表面积测试(BET)研究活化前后比表面积和孔径分布的变化发现:经过氢氧化钾的活化,炭材料表面出现大量孔结构,其比表面积和孔隙率均有显著的提高;通过X射线光电子能谱(XPS)研究铁元素的掺杂形式发现:铁元素主要以Fe3+的形式存在,并且由于铁元素的成功引入有效地降低了电荷转移阻抗,使得进行双电层储能的活性位点增多,从而提高了电化学性能。通过循环伏安、恒流充放电和电化学阻抗谱对电极材料的电化学性能进行测试得到如下结果:经过氢氧化钾活化的炭材料在6 mol/L氢氧化钾溶液中比电容为299.8 F/g(电流密度为1 A/g),而经由铁掺杂改性的炭材料在同样的测试条件下比电容进一步提高到351.6 F/g。

• 单位
  甘肃中医药大学; 兰州理工大学