Abstract We have prepared a new bio-derived benzoxazine monomer (VFBZ-CN) through condensation of natural renewably sourced compounds—vanillin, formaldehyde, and furfurylamine—and then investigated its thermal stability and thermal curing polymerization behavior before and after polymerization at various temperatures. Differential scanning calorimetry revealed that VFBZ-CN possessed a thermal curing temperature (196 °C) lower than those of the typical Pa-type (263 °C) and Boz-Va benzoxazine (223.8 °C) monomers, presumably because the presence of its cyano groups facilitated ring opening of the oxazine units. We used various techniques to examine the porosity, morphology, structure, chemical composition, and electrochemical properties of the poly(VFBZ-CN) materials obtained after carbonization at 700 and 800 °C and KOH activation [giving poly(VFBZ-CN)-700 and poly(VFBZ-CN)-800, respectively]. The gravimetric capacitance of poly(VFBZ-CN)-800 (506 F g−1) was higher than that of poly(VFBZ-CN)-700 (171 F g−1) at 0.5 A g−1 in KOH solution; the former also displayed outstanding cycling stability, with retention of 99.43% of its capacitance after 2000 cycles. We attribute the superior performance of poly(VFBZ-CN)-800 as a supercapacitor electrode to its more porous carbon structure and higher N and oxygen atoms contents. In addition to their potential for energy storage, these N- and O-doped microporous carbons displayed high degrees of CO2 capture.

中文翻译：

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由生物衍生聚苯并恶嗪直接合成的氮氧掺杂微孔碳，具有高性能超级电容和 CO2 吸收

摘要 我们通过天然可再生来源的化合物香兰素、甲醛和糠胺缩合制备了一种新的生物衍生苯并恶嗪单体 (VFBZ-CN)，然后研究了其在不同温度下聚合前后的热稳定性和热固化聚合行为。差示扫描量热法显示 VFBZ-CN 的热固化温度 (196 °C) 低于典型的 Pa 型 (263 °C) 和 Boz-Va 苯并恶嗪 (223.8 °C) 单体，可能是因为其存在氰基促进了恶嗪单元的开环。我们使用各种技术来检查孔隙率、形态、结构、化学成分、在 700 和 800 °C 下碳化和 KOH 活化后获得的聚 (VFBZ-CN) 材料的电化学性能 [分别得到聚 (VFBZ-CN)-700 和聚 (VFBZ-CN)-800]。poly(VFBZ-CN)-800 (506 F g-1) 在 0.5 A g-1 KOH 溶液中的比重电容高于 poly(VFBZ-CN)-700 (171 F g-1)；前者还表现出出色的循环稳定性，在 2000 次循环后其电容保持率为 99.43%。我们将 poly(VFBZ-CN)-800 作为超级电容器电极的卓越性能归功于其更多孔的碳结构和更高的 N 和氧原子含量。除了它们的储能潜力外，这些 N 和 O 掺杂的微孔碳还显示出高度的 CO2 捕获。poly(VFBZ-CN)-800 (506 F g-1) 在 KOH 溶液中 0.5 A g-1 的重量电容高于 poly(VFBZ-CN)-700 (171 F g-1)；前者还表现出出色的循环稳定性，在 2000 次循环后其电容保持率为 99.43%。我们将 poly(VFBZ-CN)-800 作为超级电容器电极的卓越性能归功于其更多孔的碳结构和更高的 N 和氧原子含量。除了它们的储能潜力外，这些 N 和 O 掺杂的微孔碳还显示出高度的 CO2 捕获。poly(VFBZ-CN)-800 (506 F g-1) 在 0.5 A g-1 KOH 溶液中的比重电容高于 poly(VFBZ-CN)-700 (171 F g-1)；前者还表现出出色的循环稳定性，在 2000 次循环后其电容保持率为 99.43%。我们将 poly(VFBZ-CN)-800 作为超级电容器电极的卓越性能归功于其更多孔的碳结构和更高的 N 和氧原子含量。除了它们的储能潜力外，这些 N 和 O 掺杂的微孔碳还显示出高度的 CO2 捕获。我们将 poly(VFBZ-CN)-800 作为超级电容器电极的卓越性能归功于其更多孔的碳结构和更高的 N 和氧原子含量。除了它们的储能潜力外，这些 N 和 O 掺杂的微孔碳还显示出高度的 CO2 捕获。我们将 poly(VFBZ-CN)-800 作为超级电容器电极的卓越性能归功于其更多孔的碳结构和更高的 N 和氧原子含量。除了它们的储能潜力外，这些 N 和 O 掺杂的微孔碳还显示出高度的 CO2 捕获。