煤基石墨烯量子点在超级电容器中的应用

作者：张耀杰; 张传祥^*; 孙悦; 曾会会; 贾建波; 蒋振东^*

来源：化工进展, 2023, 42(08): 4340-4350.

DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1791

• 煤
• 石墨烯量子点
• 活化
• 微观结构
• 活性炭
• 超级电容器

针对目前制备煤基活性炭氢氧化钾(KOH)使用比例过高及孔结构分布不合理问题，以太西无烟煤为碳源，先采用高铁酸钾与过氧化氢分步氧化将其氧化为石墨烯量子点，再与KOH混合活化制备煤基石墨烯量子点活性炭。结果表明，这种方法可降低KOH使用量(使碱炭比小于1)，且碱炭比对煤基石墨烯量子点的活化机制与对煤的活化机制类似：KOH用量较少时(碱炭比0.25)只有造孔作用；增加用量后(碱炭比0.5),KOH不但有造孔作用，还有扩孔作用；过量的KOH (碱炭比0.75)则以扩孔为主。随着碱炭比的增加，活性炭的比表面积与总孔容也随之增加，微孔率逐渐下降，中孔率和平均孔径都在增长。在碱炭比为0.75时，活化效果最好，GQDAC-0.75比表面积为1207.3m2/g，微孔率为39.5%，中孔率为51.8%；得益于其独特的“大孔-中孔-微孔”的层次孔结构，GQDAC-0.75表现出最优的电化学性能，在0.5A/g电流密度下比电容达243.6F/g，当电流密度增大到10A/g时，GQDAC-0.75的比电容保持在202.2F/g，继续增大电流密度到100A/g，比电容仍有179.5F/g，且在20A/g电流密度下循环10000次后比电容仍有191.6F/g，保持率为98.1%，具有优异的倍率性能和循环稳定性。

• 单位
  化学化工学院; 河南理工大学