view in publisher's site

Boron and nitrogen co-doped porous carbon for supercapacitors: A comparison between a microwave-assisted and a conventional hydrothermal process

Highlights•Cost-effective porous carbons from sword bean shells were synthesized.•N and B heteroatoms have been successfully incorporated into the porous carbon.•MHT method is much better for supercapacitor due to the superior pore structures.AbstractAn ultrafast synthesis method is proposed for a boron and nitrogen co-doped porous carbon using biomass material as a precursor through a combination of a microwave-assisted hydrothermal method (MHT) followed by a pyrolysis process. Compared with a conventional hydrothermal carbonization method (HTC), the MHT method exhibits unparalleled advantages, such as a high energy efficiency and a uniform and ultrafast reaction. The pore structure, elemental composition and electrochemical performance of the materials from the two methods were studied and compared. The results showed that when water was used as the solvent, a porous texture with a surface area of 823 m2 g−1 was obtained by the HTC after 24 h; in contrast, a similar surface area of 813 m2 g−1 could be easily obtained in only 20 min with MHT. Furthermore, when boric acid was used as the solvent, MHT-20min-10% presented similar heteroatom (B and N) contents as the HTC sample but with a significantly improved surface area (994 vs. 666 m2 g−1) and specific capacitance (120 vs. 106 F g−1) compared to those of HTC-24h-10%. Therefore, compared with the HTC, MHT is an ultrafast synthesis method and also is the best option to obtain high surface area porous carbon materials doped with B and N heteroatoms with suitable pore size distribution, which are beneficial in electrode materials for supercapacitors.

کربن متخلخل دوپه شده با بور و نیتروژن برای ابرخازن‌ها: مقایسه بین یک فرآیند هیدروترمال به کمک مایکروویو و یک فرآیند هیدروترمال معمولی

نقاط برجسته - کربن‌های متخلخل مقرون‌به‌صرفه از پوسته‌های لوبیا شمشیری سنتز شدند. هترواتم های N و B با موفقیت در کربن متخلخل ترکیب شده‌اند. روش سنتز فوق سریع برای یک کربن متخلخل با کربن متخلخل دوپه شده با بور و نیتروژن با استفاده از ماده زیست توده به عنوان پیش ماده از طریق ترکیبی از روش هیدروترمال به کمک مایکروویو و سپس فرآیند پیرولیز پیشنهاد شده‌است. در مقایسه با روش کربونیزه کردن هیدروترمال مرسوم (HTC)، روش MHT مزایای بی نظیری را نشان می‌دهد، مانند بازده انرژی بالا و یک واکنش یکنواخت و بسیار سریع. ساختار منفذ، ترکیب عنصری و عملکرد الکتروشیمیایی مواد دو روش مورد مطالعه و مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان داد که وقتی آب به عنوان حلال استفاده شد، بافت متخلخل با مساحت سطحی ۸۲۳ m۲ g - ۱ توسط HTC بعد از ۲۴ ساعت بدست آمد؛ در مقابل، مساحت سطحی مشابه ۸۱۳ m۲ g - ۱ را می توان به راحتی تنها در ۲۰ دقیقه با MHT به دست آورد. علاوه بر این، هنگامی که از اسید بوریک به عنوان حلال استفاده شد، MHT - ۲۰ min - ۱۰ % محتوای هترواتم مشابه (B و N)را به عنوان نمونه HTC اما با سطح بهبود یافته قابل‌توجه نشان داد (۹۹۴ vs. همچنین ظرفیت ویژه (۱۲۰ در مقابل ۶۶۶ m۲ g - ۱)و ظرفیت ویژه (۱۲۰ در مقابل ۱۲۰ m۲ g - ۱)اندازه‌گیری شد. ۱۰۶ F g - ۱)در مقایسه با HTC - ۲۴ h - ۱۰ %. بنابراین، در مقایسه با HTC، MHT یک روش سنتز فوق سریع است و همچنین بهترین گزینه برای به دست آوردن مواد کربن متخلخل سطح بالا آلاییده با اتم‌های B و N با توزیع اندازه منفذ مناسب است، که در مواد الکترودی برای ابرخازن‌ها مفید هستند.
ترجمه شده با

سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.