本文要点：

开发了一种简便有效的甲酸钾活化策略，用于制备超薄石墨烯样多孔碳纳米片，并用于有机电解质中的高性能超级电容器电极。

成果简介

与传统的颗粒状活性炭相比，超薄的类石墨烯多孔碳纳米片（GPCNSs）具有极大的可及表面积和明显缩短的离子扩散途径，因此已被证明是电化学储能应用的有希望的候选者。然而，由于所得碳纳米片的厚度相当厚以及极其复杂的合成程序，通过现有方法进行有效的合成和实际应用仍然面临巨大挑战。

本文，北方民族大学材料科学与工程学院汪德伟教授团队在ACSSustainableChem.Eng.期刊发表名为“APotassiumFormateActivationStrategyfortheSynthesisofUltrathinGraphene-likePorousCarbonNanosheetsforAdvancedSupercapacitorApplications”的论文，研究建立了生产超薄石墨烯的有效策略可持续的松树皮为原料制成的碳纳米片。该方法与现有方案之间最重要的区别是引入了甲酸钾作为一种新的活化剂，它在碳化活化过程中起着不同的作用。

以此方式，可以获得具有超薄厚度（3.8nm）和具有高中孔比例的分级多孔结构的GPCNS，其在非水电解质中显示出对高能量/功率超级电容器的非凡适应性。值得注意的是，基于GPCNS-3的超级电容器在40Ag–1时的比电容保持率高达76.3％，在30.kWkg–1的超高功率密度下，能量密度高达22.8Whkg–1。简便的合成方法以及出色的电化学性能为电化学储能领域的未来应用提供了巨大的潜力。

图文导读

图1.描述GPCNS的合成程序和电化学电容性能量存储应用的示意图。

图2.（a–c）GPCNS-3在不同放大倍率下的代表性FESEM图像，（d）TEM图像，（e）沿纳米片垂直方向的（HR）TEM图像，以及（f）AFM图像。

图3.（a）XRD图谱，（b）拉曼光谱，（c）所获得的GPCNSs得XPS测量光谱，以及（d）GPCNS-3的高分辨率C1s光谱。

图4.（a）氮吸附-解吸等温线，（b）孔径分布曲线，（c）GPCNS样品的Smeso和Smeso/SBET比值的变化。

图5.（a）不同电极在50mVs–1的扫描速率下的CV曲线。（b）GPCNS-3电极在各种扫描速率下的CV曲线。（c）在各种电流密度下GPCNS-3电极的GCD曲线（d）在各种电流密度下不同电极的IR降。（e）比电容与电流密度的关系。（f）GPCNS-3电极在5Ag–1的电流密度下的循环稳定性测试；插图是初始和第10,个循环后的GCD曲线。

图6.（a）奈奎斯特图。（b）相应的ESR值。

图7.（a）不同的基于GPCNS的对称设备的Ragone图（能量密度与功率密度）对比先前报道的结果。（b）单个基于GPCNS-3的设备驱动字母“ACS”形LED灯的照片图像。

小结

本文开发了一种简便有效的HCOOK活化策略，用于从可持续的PBP前体合成石墨烯样多孔碳片。活化机制暗示HCOOK既可以充当惰性盐（可以覆盖PBP颗粒以增加碳化过程中的碳收率），又可以用作活化剂以在高温下腐蚀碳以形成纳米片状结构。

特别是，如此获得的GPCNS-3表现出较大的比表面积.4m2g–1，超薄厚度（约3.8nm）和具有高中孔比例的分层多孔结构。基于所述GPCNS-3样品的超级电容器显示显着的电容性性能具有大的比电容（.1FG-11AG-1），优异的倍率性能（76.3％，在40AG-1），长的循环寿命（在10,次循环中只有6.1％的电容损耗），并在TEABF4/AN电解质中集成了高能量密度（32.4Whkg–1）和功率密度（30.kWkg–1）。该研究提出的方法为利用可持续生物质生产包括高级电容器在内的广泛应用提供了先进的纳米碳，提供了一种有前景的途径。

参考文献：

APotassiumFormateActivationStrategyfortheSynthesisofUltrathinGraphene-likePorousCarbonNanosheetsforAdvancedSupercapacitorApplications

DOI：10./acssuschemeng.9b