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Green Synthesis of Nitrogen-doped Porous Carbon Derived from Rice Straw for High-performance Supercapacitor Application
Energy & Fuels ( IF 5.2 ) Pub Date : 2020-06-17 , DOI: 10.1021/acs.energyfuels.0c01346 Zenghua Xu 1 , Ximing Zhang 1 , Yue Liang 1 , Hongjian Lin 1 , Shen Zhang 1 , Jianglong Liu 1 , Caidi Jin 1 , Ungyong Choe 1 , Kuichuan Sheng 1
Energy & Fuels ( IF 5.2 ) Pub Date : 2020-06-17 , DOI: 10.1021/acs.energyfuels.0c01346 Zenghua Xu 1 , Ximing Zhang 1 , Yue Liang 1 , Hongjian Lin 1 , Shen Zhang 1 , Jianglong Liu 1 , Caidi Jin 1 , Ungyong Choe 1 , Kuichuan Sheng 1
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Hierarchical structural carbon with properly modulated compositions and porosity is essential for energy storage capacity. Here, N-doped porous carbon was synthesized using abundant rice straw under the sequential hydrothermal treatment and calcination by KHCO3 in the presence of melamine. The activation with KHCO3 resulted in about a 50% increase in the yields of porous carbons and performance comparable to that of KOH. The extra additional melamine not only introduces the N-containing functional groups but also enhances the mesoporosity and specific surface area (2786.5 m2 g–1). Meanwhile, wettability and conductivity are improved. The obtained N-doped porous carbon exhibits outstanding capacitance of 317 F g–1 at 1 A g–1. The fabricated symmetric supercapacitor displays a stable cycling performance (99.4% retention after 5000 cycles), a reasonable rate performance, and the maximum specific energy of 18.4 W h kg–1. Our research provides a promising method for effectively converting biowaste into energy storage materials through green synthetic strategy.
中文翻译：
稻草来源的氮掺杂多孔碳的绿色合成，用于高性能超级电容器
具有适当调节的成分和孔隙率的分层结构碳对于储能能力至关重要。在此，在连续的水热处理和三聚氰胺的存在下，通过KHCO 3煅烧，使用大量稻草合成了氮掺杂的多孔碳。用KHCO 3活化导致多孔碳的产率提高约50％，其性能与KOH相当。额外的三聚氰胺不仅引入了含N的官能团，而且还增强了介孔性和比表面积（2786.5 m 2 g –1）。同时，提高了润湿性和导电性。所得的N掺杂多孔碳表现出317 F g –1的出色电容在1 A g –1。制成的对称超级电容器显示出稳定的循环性能（5000次循环后99.4％的保留率），合理的倍率性能以及18.4 W h kg –1的最大比能。我们的研究提供了一种有前途的方法，可以通过绿色合成策略有效地将生物废物转化为储能材料。
更新日期：2020-07-16
中文翻译：
稻草来源的氮掺杂多孔碳的绿色合成，用于高性能超级电容器
具有适当调节的成分和孔隙率的分层结构碳对于储能能力至关重要。在此，在连续的水热处理和三聚氰胺的存在下，通过KHCO 3煅烧，使用大量稻草合成了氮掺杂的多孔碳。用KHCO 3活化导致多孔碳的产率提高约50％，其性能与KOH相当。额外的三聚氰胺不仅引入了含N的官能团，而且还增强了介孔性和比表面积（2786.5 m 2 g –1）。同时，提高了润湿性和导电性。所得的N掺杂多孔碳表现出317 F g –1的出色电容在1 A g –1。制成的对称超级电容器显示出稳定的循环性能（5000次循环后99.4％的保留率），合理的倍率性能以及18.4 W h kg –1的最大比能。我们的研究提供了一种有前途的方法，可以通过绿色合成策略有效地将生物废物转化为储能材料。
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