纳米MgO模板制备的三维层次多孔碳纳米片，其孔隙率可调，适用于高倍率超级电容器

《ACS Applied Energy Materials》：Nano-MgO Templated Three-Dimensional Hierarchically Porous Carbon Nanosheets with Tunable Porosity for High-Rate Supercapacitors

采用蜂蜜和纳米氧化镁为原料，提出了一种高效制备三维多孔碳纳米片的方法。该方法通过自化学发泡和MgO模板协同作用，获得大比表面积、高微孔比例及可调孔结构的材料，表现出优异的电容性能和倍率特性，在0.5 A g?1下比电容达359 F g?1，对称器件在450 W kg?1功率密度下能量密度为12.7 Wh kg?1。

　　

快速的离子传输和电荷转移动力学对于提升超级电容器的充放电速率和功率密度至关重要。具有三维互连微结构的层次多孔碳材料已成为高倍率超级电容器领域极具前景的材料。本文提出了一种经济高效的方法来制备这种层次多孔碳纳米片，该方法以蜂蜜作为可持续的碳源，纳米级MgO作为硬质模板和绿色活化剂。通过自化学发泡作用与MgO模板的协同效应，所得材料呈现出三维交联的微结构、良好的层次多孔性、较大的比表面积以及可调的微孔-介孔-大孔结构。得益于其优异的结构特性，该层次多孔碳材料表现出卓越的电容性能，尤其是出色的充放电速率。最佳配方下的材料在0.5 A g^–1的电流密度下可实现359 F g^–1的电容值，并具有出色的充放电速率。组装的对称电容器在Na₂SO₄电解液中表现出12.7 Wh kg^–1的能量密度和450 W kg^–1的功率密度。重要的是，这一策略为未来合理设计高倍率超级电容器用三维层次多孔碳材料提供了重要方向。