Untersuchung zur Porenstrukturregulierung von aus Sargassum gewonnener Aktivkohle und ihrer Anwendung in Superkondensatoren

Wissenschaftliche Berichte Band 12, Artikelnummer: 10106 (2022) Diesen Artikel zitieren

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Um die Porenstruktur von Aktivkohle effektiv zu regulieren und ihre Porenstruktureigenschaften als Elektrodenmaterial zu optimieren, müssen die Auswirkungen der Aktivierungstemperatur, der Aktivierungszeit und des Imprägnierungsverhältnisses auf die spezifische Oberfläche, das Gesamtporenvolumen und den durchschnittlichen Porendurchmesser der Aktivkohle berücksichtigt werden Durch Sargassum hergestellter Kohlenstoff wird durch orthogonale Experimente untersucht. Darüber hinaus werden auch die elektrochemischen Eigenschaften von Aktivkohle auf Sargassumbasis (SAC) und die Beziehung zwischen der gravimetrischen Kapazität und der spezifischen Oberfläche von SAC untersucht. Die unter allen Bedingungen hergestellten SACs weisen eine hohe spezifische Oberfläche (≥ 2227 m2 g−1) und eine entwickelte Porenstruktur auf, bei der der Porendurchmesser der Mikroporen hauptsächlich bei 0,4 bis 0,8 nm und der Porendurchmesser der Mesoporen hauptsächlich bei 3 bis 4 konzentriert ist nm, und die Anzahl der Mikroporen ist weitaus größer als die der Mesoporen. Im Aktivierungsprozess hat das Imprägnierungsverhältnis den größten Einfluss auf die spezifische Oberfläche von SAC, die Aktivierungstemperatur und das Imprägnierungsverhältnis haben einen signifikanten Einfluss auf das Gesamtporenvolumen von SAC und die Regulierung des durchschnittlichen Porendurchmessers von SAC wird hauptsächlich realisiert durch Anpassen der Aktivierungstemperatur. Die SACs weisen typische elektrische Doppelschichtkapazitätsleistungen auf Superkondensatoren auf und liefern eine überlegene gravimetrische Kapazität von 237,3 F g−1 in einem 6 mol L−1 KOH-Elektrolytsystem bei einer Stromdichte von 0,5 A g−1 und eine ausgezeichnete Zyklenstabilität der Kapazitätserhaltung von 92 %. nach 10.000 Zyklen. Es wird eine gute lineare Beziehung zwischen der gravimetrischen Kapazität und der spezifischen Oberfläche des SAC beobachtet.

Der kontinuierliche Anstieg des Verbrauchs traditioneller fossiler Brennstoffe wie Kohle, Öl und Erdgas hat zu einer immer ernsteren Energiekrise und Umweltverschmutzung geführt, was die weltweite Nachfrage nach erneuerbarer, sauberer Energie verstärkt hat1,2,3. Die Nutzung erneuerbarer sauberer Energien wie Solarenergie, Windenergie und Meeresenergie hat sich in den letzten Jahren rasant weiterentwickelt. Die Nachteile dieser erneuerbaren Energiequellen, einschließlich Intermittenz und Instabilität, schränken ihre Anwendung stark ein. Um den aus diesen erneuerbaren, sauberen Energiequellen erzeugten Strom vollständig nutzen zu können, muss ein effizientes Energiespeichersystem eingerichtet werden4. Als vielversprechende Energiespeichergeräte haben Lithium- oder andere Metallionenbatterien, Brennstoffzellen und Superkondensatoren große Aufmerksamkeit erregt und bemerkenswerte Forschungserfolge erzielt5,6,7,8. Nach dem Energiespeichermechanismus werden Superkondensatoren in Pseudokondensatoren und elektrische Doppelschichtkondensatoren (EDLCs)3,9 unterteilt. EDLCs gelten aufgrund ihres elektrostatischen Energiespeichermechanismus als die wettbewerbsfähigsten bei Hochleistungsanwendungen. Sie zeichnen sich außerdem durch schnelle Lade- und Entladegeschwindigkeit, lange Lebensdauer, geringes Gewicht, einen großen Betriebstemperaturbereich und Umweltfreundlichkeit aus10,11,12. Die elektrochemische Leistung von EDLCs wird hauptsächlich durch ihre Elektrodenmaterialien bestimmt. Daher werden in der Regel die Erforschung neuer Elektrodenmaterialien und die Verbesserung der Eigenschaften von Elektrodenmaterialien, einschließlich der Eigenschaften der Porenstruktur, ausgewählt, um die elektrochemische Leistung von EDLCs erheblich zu verbessern13,14,15,16.

Gemäß dem Energiespeichermechanismus der elektrischen Doppelschicht hängt die elektrische Kapazität des EDLC von der akkumulierten Ladung auf der elektrischen Doppelschicht der Polarisationselektrode ab. Die Speicherladung des Elektrodenmaterials erfolgt hauptsächlich an der Grenzfläche zwischen Elektrode und Elektrolyt. Das Elektrodenmaterial sollte über eine extrem große zugängliche Oberfläche für Elektrolytionen verfügen, damit der EDLC mehr Ladungen speichern kann17,18,19,20. Kohlenstoffbasierte Materialien mit hoher spezifischer Oberfläche, wie Aktivkohle, Graphen, Kohlenstoffnanoröhren und Kohlenstoffaerogel, sind zu den Hauptauswahlobjekten für Elektrodenmaterialien für EDLCs geworden21,22,23. Unter diesen ist Aktivkohle aufgrund ihrer reichlich vorhandenen Rohstoffe, ihrer ausgereiften Herstellungsmethode, ihrer geringen Kosten und ihrer Ungiftigkeit zum am häufigsten verwendeten Elektrodenmaterial für EDLCs geworden24,25.

Die spezifische Oberfläche von Aktivkohle ist ein wichtiger Faktor, der ihre elektrochemische Leistung beeinflusst. Theoretisch gilt: Je größer die spezifische Oberfläche von Aktivkohle ist, desto höher ist die Ladungsakkumulationskapazität der Schnittstelle zwischen Elektrode und Elektrolyt und desto größer ist die Kapazität von EDLC26,27,28. Allerdings kann nur die Oberfläche von Aktivkohle, die von Elektrolytionen adsorbiert wird, eine elektrische Doppelschichtkapazität erzeugen, sodass nicht alle Oberflächenbereiche von Aktivkohle eine elektrische Doppelschichtkapazität erzeugen können26,27,29,30. Bei Aktivkohle, die in EDLCs verwendet wird, sind ionenzugängliche Mikroporen (< 2 nm groß) in erster Linie für die Kapazität verantwortlich, indem sie eine wirksame Adsorptionsoberfläche für Elektrolytionen bereitstellen. Mesoporen (2 ~ 50 nm) und Makroporen (> 50 nm) sind gebunden Es ist eng mit der kapazitiven Hochgeschwindigkeitsleistung verbunden, indem es Kanäle mit geringem Widerstand für den Transport von Elektrolytionen zur Innenoberfläche bereitstellt, während die ultrafeinen Mikroporen mit einem großen Beitrag zur spezifischen Oberfläche die Elektrolytionen nicht aufnehmen können, so dass ihre Existenz fast keinen Beitrag leistet zur Kapazitätsleistung31,32. Aktivkohle mit hoher spezifischer Oberfläche und angemessener Porendurchmesserverteilung hat ein größeres Potenzial für eine hervorragende elektrochemische Leistung. Daher ist Aktivkohle mit optimierten Mikroporen für die Kapazität und einer angemessenen Menge an Mesoporen für eine hohe kapazitive Leistung für EDLCs äußerst wünschenswert.

In dieser Forschung wurde Aktivkohle aus Sargassum durch die KOH-Aktivierungsmethode hergestellt. Um eine wirksame Regulierung der Porenstruktur von Aktivkohle durch Anpassung der experimentellen Parameter im Aktivierungsprozess zu erreichen, wurde die orthogonale experimentelle Methode zur Gestaltung des Experiments übernommen. Die orthogonale experimentelle Methode ist eine mathematisch-statistische Methode zur Behandlung von Multifaktorexperimenten. Eine Reihe standardisierter Tabellen, nämlich orthogonale Tabellen, werden formuliert, um experimentelle Bedingungen wissenschaftlich auszuwählen und Experimente sinnvoll anzuordnen. Der Hauptvorteil der orthogonalen experimentellen Methode besteht darin, dass aus vielen experimentellen Schemata einige repräsentative experimentelle Schemata ausgewählt werden können. Durch die Analyse der Ergebnisse dieser Versuchsschemata können wir nicht nur das optimale Schema bestimmen, sondern auch den Einfluss verschiedener Faktoren auf die Versuchsergebnisse analysieren, um so die wichtigsten Einflussfaktoren zu bestimmen33,34.Das optimale Schema des Experiments wird durch die Bereichsanalysemethode des orthogonalen Experiments35,36 bestimmt, und die Varianzanalyse wird verwendet, um die Bedeutung des Einflusses experimenteller Faktoren auf die experimentellen Ergebnisse zu untersuchen37. Die Auswirkungen der Aktivierungstemperatur, der Aktivierungszeit und des Imprägnierungsverhältnisses auf die Porenstruktureigenschaften von Aktivkohle wurden durch Bereichs- und Varianzanalyse eines orthogonalen Experiments untersucht. Darüber hinaus wurde auch die Charakterisierung der Eigenschaften von Aktivkohlematerialien einschließlich Oberflächenmorphologie, mikrokristalliner Struktur, funktionellen Oberflächengruppen und elektrochemischen Eigenschaften durchgeführt.

Das in diesem Experiment verwendete Sargassum wurde in der Stadt Rongcheng, Provinz Shandong, China, gesammelt. Die endgültige Analyse und die annähernde Analyse sind in Tabelle 1 aufgeführt. Das gesammelte Sargassum wurde gründlich gewaschen und 48 Stunden lang in einem Lufttrockenofen bei einer Temperatur von 120 °C getrocknet C. Nach ausreichender Trocknung wurde der Sargassum zerkleinert und mit einer Schnellmühle bzw. einem Rüttelsieb gesiebt, wobei Produkte mit einem Partikeldurchmesser von weniger als 180 μm erhalten wurden.

Die Herstellung von Aktivkohle erfordert in der Regel mehrere Prozesse, darunter Karbonisierung, Voraktivierung bei niedriger Temperatur und Aktivierung bei hoher Temperatur. Es wurden die Auswirkungen von Hochtemperatur-Aktivierungsfaktoren auf die Porenstruktureigenschaften von Aktivkohle untersucht. Zur Anordnung des Experiments wurde die orthogonale Experimentiertabelle L16(43) ohne Interaktion übernommen. Die Faktoren und Ebenen des orthogonalen Experiments sind in Tabelle 2 aufgeführt.

Sargassum wurde in einer Stickstoffatmosphäre karbonisiert. Die Karbonisierungstemperatur betrug 600 °C, die Karbonisierungszeit betrug 120 min, die Heizrate betrug 5 °C min−1 und die Stickstoffflussrate betrug 2 l min−1. Die durch die Karbonisierung erhaltenen Kohlenstoffprodukte wurden in einen Nickeltiegel gegeben, vollständig mit gesättigter KOH-Lösung in einem Imprägnierungsverhältnis von RI vermischt und dann für eine bestimmte Zeit bei 80 °C in einen Trockenofen gegeben, um Feuchtigkeit zu entfernen. Dann wurde die Mischung zur Aktivierung in einen Atmosphärenmuffenofen gegeben. Im Aktivierungsprozess betrug die Stickstoffflussrate 2 l/min, die Voraktivierungstemperatur 350 °C, die Voraktivierungszeit 30 Minuten, die Aktivierungstemperatur TA, die Aktivierungszeit tA und die Erwärmung Die Rate betrug immer 5 °C min−1. Nach der Aktivierung wurde der Nickeltiegel herausgenommen und in einer Stickstoffatmosphäre auf natürliche Weise auf Umgebungstemperatur abgekühlt. Die erhaltenen Produkte wurden mit entionisiertem Wasser bei 80 °C gewaschen, dann mit 0,1 mol L−1 HCl-Lösung neutral gebeizt und schließlich mit entionisiertem Wasser bei 80 °C gewaschen, um ionische Verunreinigungen zu entfernen. Die erhaltenen Kohlenstoffprodukte wurden in einen Trockenofen gegeben und 12 Stunden lang bei 120 °C getrocknet.

Aktivkohle, leitfähiger Graphit und Bindemittel (PTFE-Emulsion) wurden im Massenverhältnis 8:1:1 gemischt, eine entsprechende Menge wasserfreies Ethanol zugegeben, um die Aufschlämmung zu erhalten, und die Ultraschallbehandlung wurde 30 Minuten lang durchgeführt Ultraschall-Zellenbrecher. Die Mischung wurde vollständig gemischt, dann wurde die Aufschlämmung in den Lufttrocknungsofen gegeben und das überschüssige Ethanol bei 80 °C verdampft, bis die Lösung zu einer dickeren Aufschlämmung wurde. Der runde Nickelschaum mit einem Durchmesser von 1,5 cm wurde gleichmäßig mit der Aufschlämmung beschichtet und die Masse an Aktivmaterial betrug etwa 5 mg. Der beschichtete Nickelschaum wurde 12 Stunden lang bei 120 °C in den Vakuumtrockenofen gelegt, um das überschüssige wasserfreie Ethanol in der Elektrode zu verdampfen. Die getrockneten Elektroden wurden mit einer Presszeit von 1 Minute und einem Druck von 14 MPa in eine hydraulische Presse gegeben. Die Elektroden und die Membran wurden in der Reihenfolge Elektrode, Membran und Elektrode mit einem Elektrolyten aus 6 mol L−1 KOH-Lösung zu einem Superkondensator zusammengebaut.

Stickstoffadsorptions-Desorptionsmessungen wurden bei 77 K unter Verwendung eines JW-BK132F (JWGB Sci & Tech Ltd.) durchgeführt. Basierend auf Stickstoffadsorptions-Desorptions-Isothermen wurde die spezifische Oberfläche von Aktivkohlen mithilfe der BET-Methode berechnet. Isothermen wurden verwendet, um die spezifische Oberfläche bei einem relativen Druckbereich von 0,05–0,3 zu berechnen. Die Porendurchmesserverteilung von Mesoporen und Mikroporen wurde mit der BJH- bzw. HK-Methode bestimmt. Um die elektrochemischen Eigenschaften von Aktivkohlen zu untersuchen, wurden der Cyclovoltammetrie- (CV) und der galvanostatische Lade-Entlade-Test (GCD) auf einer elektrochemischen Station (CHI760E, CH Instruments) gemessen. Zur Beobachtung der Oberflächenmorphologie von Aktivkohlen wurde ein Rasterelektronenmikroskop (Supra 55, Carl Zeiss AG, Deutschland) eingesetzt. Die Oberflächenfunktionsgruppen von Aktivkohle wurden durch FT-IR-Spektroskopie charakterisiert (im Bereich von 4500 ~ 500 cm−1). Die mikrokristalline Struktur von Aktivkohle wurde durch Pulverröntgenbeugung (Rigaku D/MAX-2500PC, ausgestattet mit Cu-Strahlung, λ = 1,5406 Ǻ) mit einer Schrittweite von 0,05° und einem Winkel von 10 bis 90° charakterisiert. Die zugeführte Spannung betrug 50 kV bei einem Strom von 150 mA.

Sechzehn Gruppen von Aktivkohleproben wurden aus Sargassum gemäß dem orthogonalen L16(43)-Experiment hergestellt und die Porenstruktureigenschaften von Aktivkohlen charakterisiert. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt.

Die vorbereiteten Aktivkohlen sind entsprechend der Seriennummer mit AC1 ~ AC16 gekennzeichnet. Wie aus Tabelle 3 ersichtlich ist, haben alle SACs eine hohe spezifische Oberfläche (≥ 2227 m2 g−1) und ein großes Gesamtporenvolumen (≥ 1,69 cm3 g−1), wobei die maximale spezifische Oberfläche 3362 m2 g−1 beträgt und das maximale Gesamtporenvolumen beträgt 3,08 cm3 g−1, was darauf hinweist, dass SAC großes Potenzial für viele Anwendungen wie Adsorption, Gasspeicherung und Superkondensatoren hat.

Die Bereichsanalyse der spezifischen Oberfläche ist in Tabelle 4 dargestellt. Ki (i = 1, 2, 3, 4) ist die Summe der Werte der spezifischen Oberfläche auf einem bestimmten Niveau in Tabelle 3, ki ist der Durchschnittswert von Ki, und R ist der Bereich. Aus Tabelle 4 ist ersichtlich, dass der Bereich der spezifischen Oberfläche RC > RA > RB ist, was darauf hinweist, dass das Imprägnierungsverhältnis den größten Einfluss auf die spezifische Oberfläche von SAC hat, gefolgt von der Aktivierungstemperatur und der Aktivierungszeit. Der detaillierte Einfluss experimenteller Faktoren auf die spezifische Oberfläche ist in Abb. 1 dargestellt.

Auswirkungen experimenteller Faktoren auf die spezifische Oberfläche von SAC.

Aus Abb. 1a ist ersichtlich, dass die spezifische Oberfläche von SAC mit steigender Aktivierungstemperatur tendenziell allmählich zunimmt, bis die Temperatur 800 °C erreicht, wonach die spezifische Oberfläche mit kontinuierlichem Temperaturanstieg deutlich abnimmt. Mit steigender Aktivierungstemperatur wird der Aktivierungsreaktion mehr Energie zugeführt, wodurch mehr Kohlenstoffatome an den aktiven Stellen mit dem Aktivator reagieren und eine Porenstruktur erzeugen, was dazu führt, dass die spezifische Oberfläche der Aktivkohle allmählich zunimmt. Als Zwischenprodukt der Reaktion zwischen Karbonisierungsprodukt und Aktivator im Aktivierungsprozess wird metallisches Kalium gebildet und in Kaliumdampf umgewandelt, wenn die Aktivierungstemperatur 800 °C überschreitet (der Siedepunkt von Kalium beträgt 762 °C). Kaliumdampf dringt in die ursprünglichen Poren ein und durchdringt die mikrokristallinen Graphitschichten, was zur Bildung neuer Porenstrukturen führt38. Die Ablation von Aktivkohle erfolgt jedoch mit der kontinuierlichen Erhöhung der Aktivierungstemperatur, was zum Zusammenbruch der Porenwand und zur Entwicklung größerer Poren führt. Die Abnahme der Anzahl der Mikroporen und die Zunahme des durchschnittlichen Porendurchmessers führten zu einer Abnahme der spezifischen Oberfläche der Aktivkohle39.

Die Auswirkung der Aktivierungszeit auf die spezifische Oberfläche von SAC ist in Abb. 1b dargestellt. Mit zunehmender Aktivierungszeit reagieren immer mehr Kohlenstoffatome an den aktiven Stellen mit dem KOH-Aktivator und erzeugen eine Porenstruktur, was dazu führt, dass die spezifische Oberfläche der Aktivkohle mit zunehmender Aktivierungszeit allmählich zunimmt, bis die Zeit 120 Minuten erreicht. Mit der kontinuierlichen Verlängerung der Aktivierungszeit werden die Kohlenstoffatome im Kohlenstoffgerüst kontinuierlich verbraucht, was zum Zusammenbruch der Porenwand und zur Verringerung der spezifischen Oberfläche führt.

Aus Abb. 1c ist ersichtlich, dass die spezifische Oberfläche von SAC mit zunehmendem Imprägnierungsverhältnis dramatisch zunimmt, bis das Imprägnierungsverhältnis 4,0:1 erreicht, was die durchschnittliche spezifische Oberfläche von vier Gruppen von Aktivkohle, die mit diesem Imprägnierungsverhältnis hergestellt wurden, sogar übertrifft 3000 m2 g−1. Mit der Erhöhung des Imprägnierungsverhältnisses stehen der Aktivierungsreaktion immer mehr verfügbare Aktivatoren zur Verfügung, und der Verbrauch von Kohlenstoffatomen an den aktiven Stellen nimmt kontinuierlich zu, was zu einer Vergrößerung der Porenstruktur führt. Mit der kontinuierlichen Erhöhung des Imprägnierungsverhältnisses zeigt sich jedoch eine Tendenz zur Verringerung der spezifischen Oberfläche. Die Kohlenstoffatome an den aktiven Stellen in den karbonisierten Produkten werden durch die kontinuierliche Zufuhr von Aktivator vollständig verbraucht. Der überschüssige Aktivator reagiert mit den Kohlenstoffatomen, die zunächst an der Bildung der Porenstruktur beteiligt sind, was zu einer übermäßigen Abtragung von Kohlenstoffmaterialien und einer Vergrößerung des Porendurchmessers führt, was einen großen Beitrag zur schnellen Verringerung der spezifischen Oberfläche von Aktivkohle40 leistet.

Die Varianzanalyse der spezifischen Oberfläche ist in Tabelle 5 dargestellt.

Den Ergebnissen der Varianzanalyse zufolge sind die Auswirkungen der Aktivierungstemperatur, der Aktivierungszeit und des Imprägnierungsverhältnisses auf die spezifische Oberfläche von SAC nicht signifikant. Insbesondere die Aktivierungstemperatur und die Aktivierungszeit haben keinen nennenswerten Einfluss auf die spezifische Oberfläche des SAC. Daher wird die Anpassung des Imprägnierungsverhältnisses hauptsächlich ausgewählt, um die Regulierung der spezifischen Oberfläche von SAC zu erreichen. Während die Aktivierungstemperatur und die Aktivierungszeit im Rahmen der Erfüllung der experimentellen Anforderungen beliebig gewählt werden können.

Die Bereichsanalyse des Gesamtporenvolumens ist in Tabelle 6 dargestellt.

Aus Tabelle 6 ist ersichtlich, dass der Bereich des Gesamtporenvolumens RC > RA > RB ist, was darauf hindeutet, dass das Imprägnierungsverhältnis den größten Einfluss auf das Gesamtporenvolumen von SAC hat, gefolgt von der Aktivierungstemperatur, während die Aktivierungszeit einen größeren Einfluss hat geringe Auswirkung auf das Gesamtporenvolumen. Der detaillierte Einfluss experimenteller Faktoren auf das Gesamtporenvolumen ist in Abb. 2 dargestellt.

Auswirkungen experimenteller Faktoren auf das Gesamtporenvolumen von SAC.

Der Einfluss der Aktivierungstemperatur auf das Gesamtporenvolumen von SAC ist in Abb. 2a dargestellt. Mit steigender Aktivierungstemperatur wird der Aktivierungsreaktion mehr Energie zugeführt, was dazu führt, dass immer mehr Kohlenstoffatome an den aktiven Stellen verbraucht werden, um eine Porenstruktur zu erzeugen, was schließlich zu einer Vergrößerung des Gesamtporenvolumens führt. Darüber hinaus führt die durch die hohe Aktivierungstemperatur verursachte Ablation von Aktivkohle zum Kollaps der Porenwand und zur Vergrößerung des Porendurchmessers, was ebenfalls zur Vergrößerung des Gesamtporenvolumens von Aktivkohle beiträgt.

Aus Abb. 2b ist ersichtlich, dass der Einfluss der Aktivierungszeit auf das Gesamtporenvolumen von SAC vernachlässigbar ist, was darauf hinweist, dass die Aktivierungsreaktion im Wesentlichen abgeschlossen ist, wenn die Aktivierungszeit 90 Minuten erreicht.

Die Auswirkung des Imprägnierungsverhältnisses auf das Gesamtporenvolumen von SAC ist in Abb. 2c dargestellt. Mit der Erhöhung des Imprägnierungsverhältnisses nimmt das Gesamtporenvolumen der Aktivkohle dramatisch zu, bis das Imprägnierungsverhältnis 4,0:1 erreicht, was aus der Vertiefung des Aktivierungsgrads und der Entwicklung der Porenstruktur mit der Erhöhung des Imprägnierungsverhältnisses resultiert. Mit der kontinuierlichen Erhöhung des Imprägnierungsverhältnisses wird jedoch eine dramatische Abnahme des Gesamtporenvolumens beobachtet, was auf die Tatsache zurückzuführen ist, dass sehr strenge Aktivierungsbedingungen hauptsächlich nicht nur die Mikroporen, sondern auch einige der Mesoporen zerstören, was schließlich zu einer Abnahme von führt das Gesamtporenvolumen von Aktivkohle41.

Die Varianzanalyse des Gesamtporenvolumens ist in Tabelle 7 dargestellt.

Den Ergebnissen der Varianzanalyse zufolge ist der Einfluss des Imprägnierungsverhältnisses und der Aktivierungstemperatur auf das Gesamtporenvolumen von SAC signifikant, während der Einfluss der Aktivierungszeit auf das Gesamtporenvolumen von SAC nicht signifikant ist. Daher wird die Anpassung des Imprägnierungsverhältnisses und der Aktivierungstemperatur hauptsächlich ausgewählt, um die Regulierung des Gesamtporenvolumens von SAC zu erreichen. Während die Aktivierungszeit im Rahmen der Erfüllung der experimentellen Anforderungen beliebig gewählt werden kann.

Die Bereichsanalyse des durchschnittlichen Porendurchmessers ist in Tabelle 8 dargestellt.

Aus Tabelle 8 ist ersichtlich, dass der Bereich des durchschnittlichen Porendurchmessers RA = RC > RB ist, was darauf hinweist, dass der Grad der Auswirkung des Imprägnierungsverhältnisses und der Aktivierungstemperatur auf den durchschnittlichen Porendurchmesser von Aktivkohle ähnlich und höher ist als der von Aktivierungszeit auf den durchschnittlichen Porendurchmesser. Der detaillierte Einfluss experimenteller Faktoren auf den durchschnittlichen Porendurchmesser ist in Abb. 3 dargestellt.

Auswirkungen experimenteller Faktoren auf den durchschnittlichen Porendurchmesser von SAC.

Der Einfluss der Aktivierungstemperatur auf den durchschnittlichen Porendurchmesser von SAC ist in Abb. 3a dargestellt. Mit steigender Aktivierungstemperatur weist der durchschnittliche Porendurchmesser von Aktivkohle immer einen zunehmenden Trend auf. Durch die Erhöhung der Aktivierungstemperatur kann der Aktivierungsreaktion mehr Energie zugeführt werden, was dazu führt, dass die Kohlenstoffatome an den aktiven Stellen mit relativ hoher Aktivierungsenergie auch genügend Energie erhalten können, um an der Aktivierungsreaktion teilzunehmen, wodurch sich der Durchschnitt erhöht Porendurchmesser von Aktivkohle. Darüber hinaus erhöht der durch die Ablation von Aktivkohle verursachte Zusammenbruch der Porenwand auch den durchschnittlichen Porendurchmesser von Aktivkohle.

Abbildung 2b zeigt den Einfluss der Aktivierungszeit auf den durchschnittlichen Porendurchmesser von SAC. Der durchschnittliche Porendurchmesser von Aktivkohle nahm mit zunehmender Aktivierungszeit von 90 auf 120 Minuten deutlich ab. Obwohl in diesem Stadium die spezifische Oberfläche und die Porenstruktur der Aktivkohle mit zunehmender Aktivierungszeit zunehmen, besteht die erhöhte Porenstruktur hauptsächlich aus ultrafeinen Mikroporen mit einem Porendurchmesser von weniger als 0,5 nm, was zu einer Abnahme des durchschnittlichen Porendurchmessers führt Aktivkohle. Mit der kontinuierlichen Verlängerung der Aktivierungszeit ist ein zunehmender Trend des durchschnittlichen Porendurchmessers von Aktivkohle zu beobachten. Die kontinuierliche Verlängerung der Aktivierungszeit führt zu einer Vertiefung der Aktivierungsreaktion, mehr Kohlenstoffatome an der Porenwand nehmen an der Aktivierungsreaktion teil und werden verbraucht, was zu einer weiteren Entwicklung der Aktivkohle-Porenstruktur und einer Vergrößerung des durchschnittlichen Porendurchmessers führt.

Aus Abb. 3c ist ersichtlich, dass der durchschnittliche Porendurchmesser von Aktivkohle mit zunehmendem Imprägnierungsverhältnis allmählich zunimmt, außer wenn das Imprägnierungsverhältnis 4,0:1 überschreitet, was aus der Tatsache resultiert, dass das übermäßige Imprägnierungsverhältnis zu zerstören beginnt Texturentwicklung41.

Die Varianzanalyse des durchschnittlichen Porendurchmessers ist in Tabelle 9 dargestellt.

Den Ergebnissen der Varianzanalyse zufolge ist der Einfluss der Aktivierungstemperatur auf den durchschnittlichen Porendurchmesser von SAC signifikant, während der Einfluss der Aktivierungszeit und des Imprägnierungsverhältnisses auf den durchschnittlichen Porendurchmesser von SAC nicht signifikant ist. Daher wird die Anpassung der Aktivierungstemperatur hauptsächlich ausgewählt, um die Regulierung des durchschnittlichen Porendurchmessers von SAC zu erreichen. Während die Aktivierungszeit und das Imprägnierungsverhältnis im Rahmen der Erfüllung der experimentellen Anforderungen beliebig gewählt werden können.

Aufgrund der Tatsache, dass alle SACs eine hohe spezifische Oberfläche haben, kann eine angemessene Porendurchmesserverteilung die elektrochemische Leistung von Aktivkohlen weiter verbessern. Zur Charakterisierung der Porendurchmesserverteilung von Aktivkohle wurde eine Stickstoffadsorptions-Desorptionsmethode durchgeführt. Um den Zusammenhang zwischen der gravimetrischen Kapazität und der spezifischen Oberfläche von Aktivkohle zu untersuchen, wurden SACs mit spezifischen Oberflächen von 2227 (AC16), 2422 (AC2), 2674 (AC13), 2862 (AC3), 3155 (AC12) und 3362 verwendet m2 g−1(AC14) wurden zur Charakterisierung ausgewählt. Die Stickstoffadsorptions-Desorptions-Isothermen von sechs Gruppen von SACs sind in Abb. 4 dargestellt.

Stickstoffadsorptions-Desorptions-Isothermen von SACs.

Obwohl die Stickstoffadsorptionskapazität der sechs SAC-Gruppen unterschiedlich ist, weisen ihre Adsorptions-Desorptions-Isothermen ähnliche Eigenschaften auf und entsprechen alle der Typ-IV-Kurve. Bei niedrigem Relativdruck erfolgt die Stickstoffadsorption hauptsächlich in der mikroporösen Struktur von Aktivkohle. Ein offensichtliches Merkmal von SAC ist, dass die Adsorptionskapazität von Stickstoff im niedrigen Relativdruckstadium sehr groß ist, was auf das Vorhandensein einer großen Anzahl mikroporöser Strukturen in SAC hinweist. Mit steigendem Relativdruck ändert sich die Stickstoffadsorption von einer Monoschichtadsorption zur Mehrschichtadsorption. Während des gesamten Prozesses der Stickstoffadsorption zeigt die Adsorptionsisotherme der SACs eher einen Trend kontinuierlicher Zunahme als das Auftreten einer horizontalen Plattform, was auf das Vorhandensein einer mesoporösen Struktur in Aktivkohlen hinweist. Ein weiteres offensichtliches Merkmal der Adsorptions-Desorptions-Isotherme von SAC ist das Vorhandensein einer Hystereseschleife. Das Auftreten einer Hystereseschleife in der Adsorptionsisotherme vom Typ IV stellt eine Kapillarkondensation in Mesoporen oder Makroporen dar. Die Hystereseschleife ist bei einem relativen Druck von p/p0 = 0,4 geschlossen, was auf das Vorhandensein kleinerer Mesoporen in Aktivkohle hinweist. Die Porendurchmesserverteilung von SACs ist in Abb. 5 dargestellt

Porendurchmesserverteilung von SACs.

Die Porendurchmesserverteilung aller SACs ist relativ konzentriert, und der Porendurchmesser ist fast vollständig innerhalb von 4 nm verteilt, wobei der Mikroporendurchmesser hauptsächlich auf 0,4 bis 0,8 nm konzentriert ist, der Mesoporendurchmesser hauptsächlich auf 2 bis 4 nm konzentriert ist die Anzahl der Mikroporen ist deutlich höher als die der Mesoporen. Die Porenstruktur mit einem Durchmesser von 0,5 bis 1 nm kann eine große effektive innere Oberfläche für die Adsorption von Elektrolytionen bereitstellen, während die Porenstruktur mit einem Durchmesser von 2 bis 4 nm einen Transportkanal mit geringem Widerstand für den Ionentransport bereitstellen kann in den Innenflächenbereich42,43,44,45. Den Stickstoffadsorptions-Desorptionsdaten zufolge liegen die meisten Porendurchmesser von SAC im Bereich von 0,4 bis 0,1 nm und 2 bis 4 nm. Daher hat SAC großes Potenzial, bei der Verwendung in Superkondensatoren eine hervorragende elektrochemische Leistung zu zeigen.

Die Oberflächenmorphologie des Sargassum-Rohmaterials und sechs Gruppen von SACs bei 20.000-facher Vergrößerung ist in Abb. 6 dargestellt. Ein signifikanter Unterschied zwischen Rohmaterial und Aktivkohle ist in Abb. 6 zu erkennen, die Oberfläche des Rohmaterials ist glatt und sauber Abgesehen von einigen Trümmern, die beim Zerkleinerungsprozess entstehen, ist das Vorhandensein einer Porenstruktur kaum zu beobachten. Die Oberfläche der Aktivkohle zeigt jedoch die Eigenschaften von lockerer und poröser Struktur, und die Porenstruktur, die sich bis zur Oberfläche der Aktivkohle erstreckt, weist hauptsächlich die Form eines Kreises oder einer Ellipse auf. Im Vergleich zur unregelmäßigen Porenstruktur wie Netz und Riss weist die kreisförmige und elliptische Porenstruktur eine bessere Ionentransporteffizienz auf, wodurch der Widerstand im Prozess des Elektrolytionentransports verringert werden kann.

SEM von Sargassum und SACs. (a): Sargassum; (b): AC16; (c): AC2; (d): AC13; (e): AC3; (f): AC12; (g): AC14.

Die XRD-Muster von SACs sind in Abb. 7 dargestellt. Die XRD-Muster von AC16, AC2, AC13 und AC3 zeigen zwei scharfe Beugungspeaks bei 2\(\uptheta \hspace{0,17em}\)= 23° und 44° entsprechend (002)- und (100)-Beugungen für Kohlenstoff. Dies weist darauf hin, dass die vier Gruppen von SACs eine bestimmte mikrokristalline Graphitstruktur aufweisen46. Aktivkohle mit hoher spezifischer Oberfläche weist aufgrund ihrer zahlreichen Porenstrukturen normalerweise eine relativ schlechte elektrische Leitfähigkeit auf. Das Vorhandensein von mikrokristallinem Graphit kann ihre elektrische Leitfähigkeit erheblich verbessern, was zu einer Verbesserung ihrer elektrochemischen Leistung führte. Die beiden geschärften Beugungspeaks von AC12 und AC14 verschwanden, was darauf hindeutet, dass die mikrokristalline Graphitstruktur in Kohlenstoffmaterialien während der chemischen Aktivierung zerstört wird. Darüber hinaus lässt sich anhand der XRD-Muster feststellen, dass zusätzlich zu den Beugungspeaks von Graphit auch Silica-Kristallpeaks vorhanden sind (2θ = 29° und 47°). Das Vorhandensein von Siliziumdioxid verringert nicht nur die gravimetrische Kapazität von Aktivkohle, sondern erhöht auch den Widerstand der Superkondensatoren, wodurch die elektrochemische Stabilität des Superkondensators verschlechtert wird.

XRD-Muster von SACs.

Die funktionellen Oberflächengruppen sind mit der elektrochemischen Leistung der Kohlenstoffmaterialien verbunden, indem sie deren Benetzbarkeit, Polarität und Stabilität beeinflussen47,48,49,50,51. Darüber hinaus kann das Vorhandensein einiger funktioneller Oberflächengruppen die Kapazität verbessern, indem Pseudokapazität erzeugt wird52. Das FT-IR-Spektrum von SACs ist in Abb. 8 dargestellt. Die Bande wird im Bereich von 1028 cm-1 beobachtet, was auf die Streckschwingungen der CO-Bindungen von Estern, Alkoholen, Phenolen oder Ethern zurückzuführen sein könnte53. Die im Spektrum beobachtete Bande bei 1790 cm−1 wird der C=O-Streckschwingung nichtaromatischer Carboxylgruppen mit höherer Intensität im Spektrum aufgrund der teilweisen Dehydrierung zugeschrieben54. Das Vorhandensein der beiden oben genannten funktionellen Oberflächengruppen trägt zur Verbesserung der elektrochemischen Leistung von Aktivkohle in alkalischen Elektrolyten bei. Darüber hinaus werden die Banden bei 2110 cm−1 in SACs der Streckschwingung von C≡C zugeschrieben. Die Existenz von C≡C trägt dazu bei, die Konjugation der π-Bindung auf der Oberfläche von Aktivkohle zu verbessern und so die elektrische Leitfähigkeit zu erhöhen Aktivkohle55. Die bei 868 cm−1 und 1394 cm−1 beobachteten Schwingungspeaks werden der Streckschwingung des aromatischen Rings C–H bzw. der phenolischen Hydroxylgruppe O–H zugeschrieben.

FT-IR-Spektrum von SACs.

Die GCD-Kurven von SACs bei einer Stromdichte von 0,5 A g−1 sind in Abb. 9 dargestellt. Aus der Abbildung ist ersichtlich, dass alle Kurven eine gute gleichschenklige Dreiecksform aufweisen, was darauf hindeutet, dass die Superkondensatoren gute Doppelschichtkapazitätseigenschaften aufweisen56. Darüber hinaus gibt es in dem Moment, in dem die Superkondensatoren vom Laden zum Entladen wechseln, nahezu keinen Spannungsabfall, was darauf hindeutet, dass SACs einen niedrigen äquivalenten Serienwiderstand und eine hohe Lade-Entlade-Effizienz haben. Selbst bei hoher Stromdichte zeigen die GCD-Kurven von SACs immer noch die Charakteristik eines standardmäßigen gleichschenkligen Dreiecks, was darauf hindeutet, dass Aktivkohleelektroden einen effizienten Transportkanal für eine große Anzahl von Elektrolytionen bereitstellen können, was für die Anwendung von Aktivkohle bei hoher Leistung von Vorteil ist Bedingungen.

GCD-Kurven von SACs bei einer Stromdichte von 0,5 A g−1.

Elektrodenmaterialien mit größerer Kapazität und geringerer Masse haben in einigen Anwendungen ein größeres Potenzial, daher ist die gravimetrische Kapazität eine sehr wichtige Eigenschaft für Kohlenstoffelektrodenmaterialien57. Um die detaillierte Kapazitätsleistung zu untersuchen, wird die gravimetrische Kapazität von SACs aus den GCD-Entladungsdaten bei der Stromdichte von 0,1, 0,2, 0,5, 1, 2 und 5 A g−1 berechnet. Die Kapazitätswerte sind in Tabelle 10 aufgeführt. Wie aus der Tabelle hervorgeht, nehmen die gravimetrischen Kapazitätswerte von SACs mit zunehmender Stromdichte langsam ab, was darauf hindeutet, dass SACs nicht nur gute gravimetrische Kapazitätseigenschaften besitzen, sondern auch hervorragende Kapazitätserhaltungseigenschaften aufweisen, darunter die Kapazitätsleistung des AC12 ist das herausragendste. Der Kapazitätswert ist fast so hoch wie der einiger auf terrestrischer Biomasse basierender Aktivkohlen wie Mais58 und Weizenstroh59. Die Kapazitätswerte bei 0,1 A g−1 biomassebasierter Aktivkohle sind in Tabelle 11 aufgeführt. Mit zunehmender Stromdichte von 0,1 auf 5 A g−1 erreicht die gravimetrische Kapazitätserhaltung von AC12 bis zu 83,9 % und die Kapazität Der Dämpfungstrend nimmt mit zunehmender Stromdichte ab, was darauf hindeutet, dass die Aktivkohle auch bei hoher Stromdichte eine hervorragende Kapazitätsleistung besitzt. Die hervorragende Kapazitätserhaltung zeigt, dass SACs eine ausgezeichnete Ratenleistung aufweisen, wodurch der Superkondensator auch bei einer großen Lade-Entlade-Stromdichte eine große gravimetrische Kapazität beibehält. Dies kann nicht nur die Ladezeit von Superkondensatoren erheblich verkürzen, sondern bietet auch eine hervorragende elektrochemische Leistung in Hochleistungsanwendungen, wodurch Superkondensatoren ein breiteres Anwendungsspektrum haben.

Die CV-Kurven der SACs bei der Abtastrate von 10 mV s−1 sind in Abb. 10 dargestellt. Die CV-Kurven der SACs zeigen eine ausgezeichnete Symmetrie und eine annähernd rechteckige Form, was darauf hindeutet, dass der Energiespeichermodus der Aktivkohleelektrode grundsätzlich ist elektrische Doppelschichtkapazität, ohne dass eine Pseudokapazität vorhanden ist. In Abb. 11 tragen die inhärente Stabilität von Aktivkohle und die rein elektrische Doppelschicht-Energiespeicherung zur hervorragenden Zyklenstabilität von Aktivkohle bei. Mit zunehmender Spannungsabtastrate wird eine allmähliche Abschwächung der rechteckigen Eigenschaften der CV-Kurve beobachtet. Aufgrund des Streukapazitätseffekts wird die Geschwindigkeit des Stroms, der die Plattform zum Zeitpunkt der Änderung der Spannungsabtastrichtung erreicht, verzögert, was zum Verschwinden der standardmäßigen rechteckigen Charakteristik der CV-Kurve führt. Selbst bei einer Spannungsabtastrate von 100 mV s−1 zeigt die CV-Kurve von Aktivkohle jedoch immer noch eine gute rechteckige Charakteristik, was darauf hinweist, dass das Elektrodenmaterial eine schnelle Ionenreaktionsfähigkeit aufweist und die Porenstruktur der Aktivkohle dies kann Erfüllen Sie die schnelle Diffusion und Übertragung von Elektrolytionen in der Kohlenstoffelektrode.

CV-Kurven von SACs bei der Scanrate von 10 mV s−1.

Zyklische Leistung von AC12 bei einer Stromdichte von 5 A g−1.

Die Zyklenfestigkeit von Aktivkohle hängt eng mit der Lebensdauer von Superkondensatoren zusammen und entscheidet sogar darüber, ob Superkondensatoren in der Praxis einsetzbar sind. Abbildung 11 zeigt die zyklischen Eigenschaften von AC12 bei einer Stromdichte von 5 A g−1 für 10.000 Zyklen. Da die Energiespeicherung in Superkondensatoren stark von der Doppelschichtkapazität dominiert wird, sind die Lade- und Entladevorgänge nahezu vollständig reversibel. Die Kapazitätserhaltungsrate von AC12 beträgt bis zu 92 % nach 10.000 Lade- und Entladevorgängen mit konstantem Strom, was darauf hinweist, dass Aktivkohle eine hervorragende Zyklenstabilität aufweist. Darüber hinaus erfolgt der Abfall der Kapazität der Kohlenstoffelektrode hauptsächlich in den ersten 3000 Zyklen, danach bleibt die Kapazität der Aktivkohle auf einem relativ stabilen Niveau. Nach 3000 Lade- und Entladezyklen verschwindet die irreversible Reaktion an der Kohlenstoffelektrode im Wesentlichen und der Energiespeichermodus des Superkondensators wird in einen vollständigen elektrischen Doppelschicht-Energiespeicher umgewandelt. Da keine Umwandlung zwischen elektrischer und chemischer Energie stattfindet, ist der Kapazitätsabfall im Kreisprozess nahezu vernachlässigbar. Der Kapazitätsabfall in der zweiten Stufe wird hauptsächlich durch den Zusammenbruch und die Beschädigung der Porenstruktur der Kohlenstoffelektrode während des Ladens und Entladens verursacht. Der unbedeutende Kapazitätsabfall zeigt, dass Aktivkohle im KOH-Elektrolyten eine gute chemische Stabilität aufweist.

Die Energiedichte und Leistungsdichte des auf AC12 basierenden Superkondensators sind in Abb. 12 dargestellt. Die Energiedichte erreicht 30,8 Wh kg−1 bei einer Leistungsdichte von 9989,2 W kg−1 und kann 28,4 Wh kg−1 beibehalten die Leistungsdichte 10.023,5 W kg−1. Nach 10.000 Zyklen kommt es nur zu einer geringen Abschwächung der Energiedichte.

Ragone-Diagramme des Superkondensators vor und nach dem Stabilitätstest.

Der Durchmesser des Stickstoffmoleküls liegt sehr nahe am Durchmesser der K+- und OH−-Ionen im Elektrolyten, sodass die Porenstruktur, die Stickstoff erreichen kann, grundsätzlich auch von K+- und OH−-Ionen erreicht und eine elektrische Doppelschicht gebildet werden kann. Daher ist die gravimetrische Kapazität von Aktivkohle gemäß der Theorie der elektrischen Doppelschicht direkt proportional zur spezifischen Oberfläche. Die gravimetrische Kapazität von Aktivkohle wird jedoch von vielen Faktoren beeinflusst, wie z. B. der Porendurchmesserverteilung, funktionellen Oberflächengruppen, Graphitisierungsgrad usw. Um die gravimetrische Kapazität von SAC durch Anpassung seiner Porenstruktur zu verbessern, muss die Beziehung zwischen gravimetrischer Kapazität und Die spezifische Oberfläche wurde untersucht, die Ergebnisse sind in Abb. 13 dargestellt.

Zusammenhang zwischen gravimetrischer Kapazität und SBET von SACs.

Aus Abb. 13 ist ersichtlich, dass die gravimetrische Kapazität von AC16, AC2, AC13 und AC3 bei allen Teststromdichten einen guten linearen Zusammenhang mit der spezifischen Oberfläche aufweist. Dies wird auf die Tatsache zurückgeführt, dass diese Aktivkohlen eine ähnliche Kristallstruktur, funktionelle Oberflächengruppen und Porendurchmesserverteilung aufweisen. Basierend auf dieser Tatsache nehmen mit zunehmender spezifischer Oberfläche die effektive Adsorptionsoberfläche und der Ionentransportkanal von Aktivkohle linear zu, was zu einer linearen Beziehung zwischen der gravimetrischen Kapazität und der spezifischen Oberfläche führt. Die lineare Beziehung verschwindet mit der kontinuierlichen Zunahme der spezifischen Oberfläche, das Ausmaß der Zunahme der gravimetrischen Kapazität von AC13 nimmt offensichtlich ab und die gravimetrische Kapazität von AC14 ist sogar kleiner als die von AC13. Das Fehlen einer mikrokristallinen Graphitstruktur in AC12 und AC14 wirkt sich nicht positiv auf deren elektrochemische Leistung aus, sodass die elektrische Leitfähigkeit von AC12 und AC14 schlechter ist als die von AC16, AC2, AC13 und AC3. Darüber hinaus unterscheidet sich die Mikroporendurchmesserverteilung von AC14 offensichtlich von anderen Aktivkohlen. Obwohl die Porenstruktur aller Aktivkohlen von Mikroporen dominiert wird, ist die Anzahl der Mikroporen mit einem Durchmesser von 0,4 ~ 0,5 nm in AC14 deutlich höher als bei anderen Aktivkohlen. Es ist für die Elektrolytionen sehr schwierig, in diesen Teil der ultrafeinen Mikroporen einzudringen, was dazu führt, dass diese Porenstruktur keine wirksame Adsorptionsoberfläche für Elektrolytionen bieten und keine elektrische Doppelschichtkapazität erzeugen kann.

Unter den Maßnahmen zur Regulierung der spezifischen Oberfläche von SAC ist die Anpassung des Imprägnierungsverhältnisses die wirksamste Maßnahme. Die Auswirkungen der Aktivierungstemperatur und der Aktivierungszeit sind vernachlässigbar. Mit der Erhöhung des Imprägnierungsverhältnisses nahm die spezifische Oberfläche des SAC zunächst zu und dann ab. Der Einfluss des Imprägnierungsverhältnisses und der Aktivierungstemperatur auf das Gesamtporenvolumen von SAC ist erheblich, das Imprägnierungsverhältnis hat einen größeren Einfluss als die Aktivierungstemperatur. Mit der Erhöhung des Imprägnierungsverhältnisses nahm das Gesamtporenvolumen von SAC zunächst zu und dann ab. Mit der Erhöhung der Karbonisierungstemperatur nahm das Gesamtporenvolumen von SAC weiterhin stark zu. Die Anpassung der Aktivierungstemperatur wird hauptsächlich ausgewählt, um die Regulierung des durchschnittlichen Porendurchmessers von SAC zu erreichen. Mit zunehmender Aktivierungstemperatur zeigt der durchschnittliche Porendurchmesser von Aktivkohle immer einen zunehmenden Trend. Alle SACs verfügen über eine hohe spezifische Oberfläche und eine entwickelte Porenstruktur, die von Mikroporen dominiert wird, und weisen eine hervorragende elektrische Doppelschichtkapazitätsleistung auf. AC16, AC2, AC13 und AC3, die in dieser Studie hergestellt wurden, weisen ähnliche Materialeigenschaften und Porendurchmesserverteilung auf. Auf dieser Grundlage zeigen die gravimetrische Kapazität und die spezifische Oberfläche einen guten linearen Zusammenhang.

Die während der aktuellen Studie verwendeten und analysierten Datensätze sind auf begründete Anfrage beim entsprechenden Autor erhältlich.

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Die Autoren danken der Shandong-Universität für die Bereitstellung der Ausrüstung. Diese Studie wurde von der Shandong Provincial Natural Science Foundation (ZR2019PEE002 und ZR2019BEE059), der China Postdoctoral Science Foundation (2020M671983) und dem Doctoral Fund der Shandong Jianzhu University (XNBS1838) unterstützt.

Fakultät für Wärmetechnik, Shandong Jianzhu University, Jinan, 250101, Shandong, China

Shijie Li, Xiaopeng Tan, Hui Li, Yan Gao, Qian Wang, Guoning Li und Min Guo

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Alle Autoren haben zur Konzeption und Gestaltung der Studie beigetragen. Materialvorbereitung, Datenerfassung und Analyse wurden von SL, XT, HL und QW durchgeführt. Die Zahlen wurden von YG, GL und MG erstellt. Der erste Entwurf des Manuskripts wurde von SL verfasst und alle Autoren kommentierten frühere Versionen des Manuskripts. Alle Autoren haben das endgültige Manuskript gelesen und genehmigt.

Korrespondenz mit Shijie Li.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Li, S., Tan, X., Li, H. et al. Untersuchung zur Porenstrukturregulierung von aus Sargassum gewonnener Aktivkohle und ihrer Anwendung in Superkondensatoren. Sci Rep 12, 10106 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-14214-w

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Eingegangen: 25. März 2022

Angenommen: 12. Mai 2022

Veröffentlicht: 16. Juni 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-14214-w

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Untersuchung zur Porenstrukturregulierung von aus Sargassum gewonnener Aktivkohle und ihrer Anwendung in Superkondensatoren