Denna figur visar morfologin, molekylär modell och cykelprestanda för den N/S-samdopade kolmikrosfären. Kredit:©Science China Press
Bland elektrodmaterial för superkondensatorer, kolbaserade material används oftast eftersom de är kommersiellt tillgängliga och billiga, och de kan tillverkas med en stor specifik yta. Heteroatomdopning, speciellt dubbeldopade kolmaterial, har väckt stor uppmärksamhet de senaste åren, och har betraktats som en av de mest effektiva strategierna för att förbättra kapacitansbeteendet hos porösa kolmaterial. Dock, de flesta preparaten av samdopade kolmaterial involverar högtemperaturbehandling och efterbearbetning av dopningsprocedurer. Därför, det är nödvändigt att utveckla en kortfattad väg för storskalig produktion av dubbeldopat kol med önskvärd morfologi och struktur och för att uppnå hög dopningshalt.
I en artikel publicerad i Vetenskapsbulletin , Prof. Deli Wangs forskargrupp beskriver en tvåstegs syntetisk väg för att tillverka N/S samdopade kolmikrosfärer (NSCM) med tiourea som dopningsmedel. N/S-dopningshalten styrs genom att variera förkolningstemperaturen. Det har bevisats att en lämplig mängd N- och S-grupper inte bara kan ge pseudo-kapacitans, men också främja elektronöverföringen för kolmaterial, vilket säkerställer ytterligare utnyttjande av de exponerade ytorna för laddningslagring.
Den optimerade NSCM framställd vid en förkolningstemperatur på 800°C (NSCM-800) uppnår en hög kapacitans på 277,1 F g
-1
vid en strömtäthet av 0,3 Ag
-1
, och en retention av hög kapacitans på 98,2 procent efter 5000 cykler. Eftersom prekursorerna som används i denna strategi är glukos och tiokarbamid, som är både billiga och ofta använda, produktionen av högt dopningsinnehåll av samdopade kolmaterial kan lätt skalas upp för praktiska tillämpningar av superkondensatorer.