南京工業(yè)大學(xué)孫庚志教授等人：氮摻雜納米纖維碳超級(jí)電容器材料的制備

儲(chǔ)能裝置是廣泛應(yīng)用于便攜式電子產(chǎn)品和電動(dòng)汽車等的主要電源。其中，超級(jí)電容器受到越來(lái)越多的關(guān)注，雜原子摻雜碳基材料具有良好導(dǎo)電性、豐富活性位點(diǎn)、化學(xué)惰性、環(huán)境友好、安全、成本低等優(yōu)點(diǎn)，成為制備超級(jí)電容器候選材料之一。、

金屬有機(jī)骨架(MOFs)具有可調(diào)的組成和多孔結(jié)構(gòu)，是制備雜原子摻雜碳質(zhì)納米結(jié)構(gòu)的理想前驅(qū)體。雖然近年來(lái)取得了一定的進(jìn)展，但仍存在一些問(wèn)題。如：合成過(guò)程復(fù)雜、低導(dǎo)電率、表面低活性位點(diǎn)、離子低擴(kuò)散率等。

近日，南京工業(yè)大學(xué)孫庚志教授和新加坡南洋理工大學(xué)AnJianing團(tuán)隊(duì)通過(guò)在電紡聚合物納米纖維上負(fù)載尺寸和形態(tài)均勻的MOF粒子，構(gòu)建了高性能超級(jí)電容器材料。聚合物側(cè)鏈上的極性基團(tuán)與金屬離子之間的強(qiáng)相互作用促進(jìn)了MOF成核，而位阻使MOF成核過(guò)程中的尺寸和形態(tài)具有良好的均勻性。在高溫?zé)峤膺^(guò)程中，將制備好的核殼納米纖維轉(zhuǎn)化為氮摻雜納米纖維碳(N-NFC)。制備的N-NFC具有高導(dǎo)電性的一維納米纖維結(jié)構(gòu)、中空碳骨架具有均勻的尺寸和形貌、具有大量高表面積的微孔/中孔，此外，較高的N摻雜量。作為超級(jí)電容器電極材料，N-NFC具有良好的電化學(xué)性能、高比電容、高能量/功率密度、離子擴(kuò)散速率快、循環(huán)穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。