低ZnCl2水系で活性化された窒素ドープ多孔質カーボンナノスフェアー．スーパーキャパシタ用電極の開発

Nitrogen-Doped Porous Carbon Nanospheres Activated under Low ZnCl2 Aqueous System: An Electrode for Supercapacitor Applications.

• Xingxing Zhu
• Xinhua Huang
• Shoaib Anwer
• Nuoya Wang
• Lidong Zhang

抄録

低ZnCl2水溶液条件下で、ポリトリアジンを前駆体とした制御された合成法により、可変形状の炭素球体を得ることができた。ポリトリアジン前駆体は、2,6-ジアミノピリジンとホルムアルデヒドを希釈したZnCl2水溶液の存在下で混合・反応させて重合させた。得られたナノスフェアーを分解し、高温での分解・ブリスター化処理により窒素多孔質カーボンナノスフェアー(N-PCNS)をアジュレートした。このとき、ZnCl2は固体テンプレートとして機能し、反応における安定化剤や発泡剤の役割を果たした。このようにして調製したN-PCNSは、制御可能な球形形状を有し、大きなマイクロ/メソポーラス体積を有し、高い窒素含有量(~ 8.5wt%)を有し、良好な比誘電率(636F/g, 1A/g)と長寿命を有する電気二重層キャパシタ(EDLC)に採用された。また、N-PCNSは500W/kgの電力密度で22.1Wh/Kgの高エネルギー密度を実現した。

We reported a controlled synthesis method to obtained carbon spheres with tunable geometry under a low ZnCl2 aqueous solution condition by using polytriazine as a precursor. The polytriazine precursor was polymerized by mixing/reaction of the 2,6-diaminopyridine and formaldehyde in the presence of diluted ZnCl2 aqueous system. The obtained nanospheres were then decompose to adulterate nitrogen porous carbon nanospheres (N-PCNS) by decomposition and blistering process at high temperature by degrees. The ZnCl2 worked as a solid-template and played a role of stabilizing and foaming agent in the reaction. The as-prepared N-PCNS with controllable spherical geometry, large micro-/ mesoporous volume and high nitrogen content (~ 8.5 wt%) were employed in electric double-layer capacitors (EDLC) that have a good specific capacitance (636 F/g at 1 A/g) and long-lasting. Besides, the N-PCNS delivered high energy density of 22.1 Wh/Kg at the power density of 500 W/kg.