富氮生物质掺氮碳材料的制备及其电化学性能研究

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收稿日期：2025-09-20 修回日期：2025-11-06 接受日期：2025-11-09

DOI:10.20078/j.eep.20251109

摘要：超级电容器作为一种高储能设备，凭借其稳定性强、循环寿命长、充放电速率快、功率密度高、环境适应性良好等优点受到广泛关注。近些年，天然生物质衍生的多孔碳材料因其廉价易得、绿色清洁、可循环再生等优点，被广泛应用于超级电容器领域。以海藻羊栖菜为原料... 展开+

摘要：

超级电容器作为一种高储能设备，凭借其稳定性强、循环寿命长、充放电速率快、功率密度高、环境适应性良好等优点受到广泛关注。近些年，天然生物质衍生的多孔碳材料因其廉价易得、绿色清洁、可循环再生等优点，被广泛应用于超级电容器领域。以海藻羊栖菜为原料，尿素为氮源，氢氧化钾为活化剂，通过一步碳化-活化法制备了一种具有高比表面积、丰富孔隙结构和适宜含氮量的多孔碳材料。研究结果表明，在碳化温度为700℃、羊栖菜与尿素质量比为1:1的条件下，所制备的多孔碳材料在三电极体系中比电容最大，YN1C-700在0.5 A/g电流密度下比电容达到307.9 F/g，其比表面积高达2 371.07 m2/g。分别在6 mol/L KOH和1 mol/L Na2SO4电解液中组装了对称电容器。在6 mol/L KOH中，YN1C-700在13.37 W·h/kg的能量密度下，功率密度为325 W/kg，经过10 000次充放电循环后，电容保持率为70.45%；在1 mol/L Na2SO4中，当能量密度为20.78 W·h/kg时，功率密度为400.0 W/kg，经过10 000次循环后电容保持率为83.67%。本研究为开发高性能、低成本、环保型的超级电容器电极材料提供了有效策略，同时为海藻资源的高值化利用开辟了新途径。

收起-

作者：

刘倩倩¹
袁川^1,2,*
陈茂¹
倪国松¹
凌祺凡¹
张江山¹
王爽^1,*

作者简介

第一作者：刘倩倩（2002—），女，河北衡水人，硕士研究生，主要研究方向为生物质资源化利用。E-mail：liuqianqian157@163.com
通讯作者：袁川（1994—），男，江苏泰州人，讲师，主要研究方向为生物质资源化利用。E-mail：yuanchuan0128@foxmail.com
王爽（1983—），男，江苏镇江人，教授，主要研究方向为生物质资源化利用。E-mail：alexjuven@ujs.edu.cn

单位

1.江苏大学能源与动力工程学院
2.江苏农牧科技职业学院智能制造学院

关键字

海藻基碳材料
氮掺杂
超级电容器
生物质
碳化温度

基金项目

国家重点研发计划资助项目（2025YFE0112600）；江苏省杰出青年基金资助项目（BK20230012）；国家自然科学基金青年基金资助项目（52506240）

引用格式

刘倩倩, 袁川, 陈茂, 倪国松, 凌祺凡, 张江山, 王爽. 富氮生物质掺氮碳材料的制备及其电化学性能研究[J/OL]. 能源环境保护: 1-11[2025-11-24]. https://doi.org/10.20078/j.eep.20251109.

LIU Qianqian, YUAN Chuan, CHEN Mao, NI Guosong, LING Qifan, ZHANG Jiangshan, WANG Shuang. Preparation and Electrochemical Performance of Nitrogen-Doped Carbon Materials from Nitrogen-Rich Biomass[J/OL]. Energy Environmental Protection: 1-11[2025-11-24]. https://doi.org/10.20078/j.eep.20251109.

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