物理化学学报 >> 2024, Vol. 40 >> Issue (2): 2304026.doi: 10.3866/PKU.WHXB202304026
所属专题: 碳材料与电化学储能
刘慧敏, 李克智, 张欣, 殷学民*(
), 付前刚*(
), 李贺军
收稿日期:2023-04-14
修回日期:2023-05-23
录用日期:2023-05-24
发布日期:2023-06-12
通讯作者:
Email: yinxuemin@nwpu.edu.cn (殷学民)fuqiangang@nwpu.edu.cn (付前刚)
基金资助:
Huimin Liu, Kezhi Li, Xin Zhang, Xuemin Yin*(
), Qiangang Fu*(
), Hejun Li
Received:2023-04-14
Revised:2023-05-23
Accepted:2023-05-24
Published:2023-06-12
Contact:
Email: yinxuemin@nwpu.edu.cn (Xuemin Yin)fuqiangang@nwpu.edu.cn (Qiangang Fu)
Supported by:摘要:
超级电容器由于充放电速度快、循环寿命长、成本低、环境友好等特性在众多储能器件中脱颖而出。在各类电极材料中,碳化硅(SiC)纳米材料及其衍生碳因其高稳定性、优异的导电性等优势被认为是极具应用前景的超级电容器电极材料。本文首先系统地阐述了SiC纳米材料及其衍生碳的常用制备方法;然后,详细综述了SiC纳米材料及其衍生碳在超级电容器应用中的研究进展,总结“高导电碳材料复合”、“杂原子掺杂”、“赝电容材料复合”、“多级孔结构的设计”、“化学活化”等电化学性能的提升策略;最后,对SiC纳米材料及其衍生碳在超级电容器储能领域中应用存在的挑战和机遇进行展望。
刘慧敏, 李克智, 张欣, 殷学民, 付前刚, 李贺军. 碳化硅纳米材料及其衍生碳在超级电容器领域的应用[J]. 物理化学学报, 2024, 40(2), 2304026. doi: 10.3866/PKU.WHXB202304026
Huimin Liu, Kezhi Li, Xin Zhang, Xuemin Yin, Qiangang Fu, Hejun Li. SiC Nanomaterials and Their Derived Carbons for High-Performance Supercapacitors[J]. Acta Phys. -Chim. Sin. 2024, 40(2), 2304026. doi: 10.3866/PKU.WHXB202304026
表1
不同SiC基超级电容器电极材料性能对比"
| Electrode | Fabrication method | Electrolyte | Specific capacitance | Reference |
| mesoporous hollow SiC nanospheres | magnesiothermic reduction | 6 mol∙L−1 KOH | 116 F∙g−1 at 100 A∙g−1 | |
| SiC nanofibers | carbothermal reduction | 2 mol∙L−1 KCl | 4.36 mF∙cm−2 at 50 mV∙s−1 | |
| SiC nanofiber membranes | solution blowing method | 1 mol∙L−1 KOH | 189 F∙g−1 at 1 A∙g−1 | |
| N-SiCNWs | pyrolysis of polymer precursor | 3 mol∙L−1 KCl | 2.38 mF∙cm−2 at 20000 mV∙s−1 | |
| 3D 3C-SiC/graphene hybrid nanolaminate films | microwave plasma-assisted CVD | 1 mol∙L−1 Na2SO4 | 391.8 µF∙cm−2 at 10 mV∙s−1 | |
| N-SiCNWs@CQDs | pyrolysis of polymer precursor and ultrasonic-hydrothermal method | 2 mol∙L−1 KCl | 78.98 mF∙cm−2 at 0.2 mA∙cm−2 | |
| SiCNWs | CVD | 2 mol∙L−1 KCl | 23 mF∙cm−2 at 50 mV∙s−1 | |
| SiCNWs | pyrolysis of polymer precursors followed by etching | 2 mol∙L−1 KCl | 23.6 mF∙cm–2 at 0.2 mA∙cm–2 | |
| SiC/CNT composite films | vacuum filtration process | 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate | 8.43 F∙g−1 at 0.02 A∙g−1 | |
| nanocrystalline 3C-SiC film | microwave plasma CVD | 0.1 mol∙L−1 Na2SO4 | 72.7 μF∙cm−2 at 100 mV∙s−1 | |
| SiC/C nanosheets | wet-chemical etching | 1 mol∙L−1 Na2SO4 | 734 μF∙cm−2 at 10 mV∙s−1 | |
| 3C-SiC/graphene films | laser CVD | 0.5 mol∙L−1 H2SO4 | 8.533 mF∙cm−2 at 20 μA∙cm−2 | |
| RuO2/SiC whiskers | carbon thermal reduction and hydrothermal method | 1 mol∙L−1 H2SO4 | 649.2 F∙g−1 at 0.2 A∙g−1 | |
| SiC flakes/Fe3O4 | carbonization process and chemical reduction | 1 mol∙L−1 KOH | 423.2 F∙g−1 at 5 mV∙s−1 | |
| CC/SiCNWs@NiCo2O4 nanosheets arrays | CVD, ion-exchanging and thermal annealing | 1 mol∙L−1 KOH | 1604.7 F∙g−1 at 0.5 A∙g−1 | |
| SiCNWs@NiCo2O4@NiO nanosheets | chemical vapor reaction, hydrothermal reaction and thermal annealing | 6 mol∙L−1 KOH | 1801 F∙g−1 at 1 mA∙cm–2 | |
| SiCNWs@MoS2 nanoflowers | hydrothermal method | 1 mol∙L−1 Na2SO4 | 200.35 F∙g−1 at 0.1 A∙g−1 | |
| NiSi/SiC core-shell nanowires | hot-wire CVD | 1 mol∙L−1 KOH | 234.13 mF∙cm−2 at 100 mV∙s−1 | |
| SiC@polyaniline core/shell nanowires | CVD and electrodeposition | 1 mol∙L−1 H2SO4 | 352 mF∙cm−2 at 1 mA∙cm−2 | |
| SiC@PEDOT nanowires | pyrolysis of polymer precursors and oxidative CVD | 2 mol∙L−1 KCl | 26.53 mF∙cm−2 at 0.2 mA∙cm−2 |
| 1 |
doi: 10.1039/c1ee01249e |
| 2 |
doi: 10.1016/j.rser.2015.12.249 |
| 3 |
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| 4 |
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| 5 |
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| 6 |
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| 7 |
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| 8 |
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| 9 |
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| 10 |
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doi: 10.1016/j.rser.2018.10.026 |
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doi: 10.1016/j.jmst.2020.10.085 |
| 79 |
doi: 10.1016/j.jcis.2020.05.101 |
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doi: 10.1002/wene.102 |
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