煤基/PAN共混分级多孔碳纳米纤维的化学活化制备及其在超级电容器和CO2吸附中的双功能应用

本研究通过静电纺丝结合化学活化（H3PO4/KOH/ZnCl2）制备煤基/PAN共混碳纳米纤维（CNFs），KOH活化样品展现2607.01 m2 g?1超高比表面积，实现258 F g?1电容性能和6.76 mmol g?1 CO2吸附量，为煤炭高值化利用和双功能碳材料设计提供新策略。

　　

Highlight

这项研究通过静电纺丝技术结合一步碳化/活化工艺，成功将低成本煤炭与聚丙烯腈（PAN）共混制备分级多孔碳纳米纤维（CNFs）。创新性地对比了H₃PO₄、KOH和ZnCl₂三种化学活化剂的造孔效果，为双功能碳材料设计提供了新思路。

Structural characterization of coal-based CNFs

扫描电镜（SEM）和X射线衍射（XRD）分析显示，混合酸预处理后的煤炭在保持晶体结构的同时，新增了硝基（NO₂）、羧基（1723 cm^?1）和羟基（3400 cm^?1）等关键官能团，这些活性位点显著提升了材料后续的活化效率。

Conclusion

研究证实KOH活化能优先形成超微孔结构，所得CNFs兼具优异的电化学性能（258 F g^?1）和CO₂捕获能力（6.76 mmol g^?1），这种"一石二鸟"的材料设计策略，不仅推动了煤炭资源的高值化利用，更为碳中和目标下的功能材料开发提供了重要参考。