生物质的综合利用对于开发具有特殊微观结构的储能碳材料具有重要意义。

近日，中科大钱逸泰院士，Ning Lin报道了提出了一种通用策略，通过高温水热“歧化”制备定向碳微球（OCMSs）和三维多孔碳（3DPC）块，生物质包括但不限于鲈木、樟子松、红核桃、山毛榉、竹子和高粱秸秆等。

文章要点

1）通过核磁共振、气相色谱-质谱以及各种形貌和结构表征，证实了(002)取向的有机质来源于半纤维素、纤维素和木质素在高温水热过程中相继分解生成的有机质的碳化，而3DPC块材中含有丰富的sp³缺陷和微孔，其表面积为855.12 m² g^-1，这是由于鲈木块材中的有机成分不断流失所造成的。

2）实验结果表明，OCMS负极在经2000次循环后，2000 mA g⁻¹下的容量为201.1 mA h g⁻¹；3DPC正极在5000次循环后，1.0 A g⁻¹下的容量为95.7 mA h g⁻¹。值得注意的是，所组装的OCMS//3DPC钾离子混合电容器（PIHCs）在140.7 W kg⁻¹下具有643.8 W kg⁻¹的能量密度，在1.14 A g⁻¹下，循环寿命超过8500次。

这项工作不仅为PIHCs提供了同时具有良好电化学性能的定向碳负极和多孔碳正极，而且为生物质的综合利用提供了一种新的可行途径。

参考文献

Yong Qian, et al, Hydrothermal “Disproportionation” of Biomass into Oriented Carbon Microsphere Anode and 3D Porous Carbon Cathode for Potassium Ion Hybrid Capacitor, Adv. Funct. Mater. 2021

DOI: 10.1002/adfm.202103115

https://doi.org/10.1002/adfm.202103115