成果简介
本文，印度理工学院Yogesh Chandra Sharma、Kumud Malika Tripathi 《Chem. Commun》期刊发表名为“Waste biomass-based 3D graphene aerogels for high performance zinc-ion hybrid supercapacitors”的论文，研究提出将生物废弃物衍生的三维石墨烯作为 ZHSCs高效阴极的前景。废梨被用作合成高多孔三维互连分层石墨烯的天然且经济可行的碳源。合成方法包括梨果的简单水热碳化，然后是冷冻干燥和热解过程，如图 1 所示。最初，梨果经过水热处理，其中涉及芳香化、脱水和碳化等多个反应，最终形成碳质气凝胶。然而，生物质形成碳质气凝胶的确切机理仍不清楚。由于结构上的优势，所制备的ZHSCs表现出惊人的比电容和出色的速率能力。
图文导读
图1、 从生物质合成GA的示意图。
图2、 GA 的特征
图3、 基于GA的ZHSC的电化学测量。
Fig4 、(a) A schematic representation of the charge–discharge mechanism of GA-based ZHSCs. (b) Plot of log (current) as a function of log (scan rate) for cathodic peaks in GAs and anodic peaks in Zn. (c) Area under CV curves showing the capacitive and diffusion contributions at a scan rate of 5 mV s−1. (d) The percentage contribution of both surface capacitive and diffusion involvement at various scan rates from 5 to 100 mV s−1.
小结
总之，利用废梨作为天然碳源，以经济的方法合成了高多孔的砷化镓。研究人员将合成的三维砷化镓作为电极材料，用于制备高性能的 ZHSCs。实验结果表明，基于 GAs 的 ZHSCs 具有显著的电化学特性。其中包括在 0.1 A g-1 的电流密度下，电容高达 ∼353.1 F g-1，最大比功率为 14.8 kW kg-1，比能量为 158.9 W h kg-1。此外，基于 GA 的 ZHSCs 在 10 A g-1 下经过 10,000 次充放电循环后的容量保持率达到了 84.2%，在 20 A g-1 下经过 1000 次循环后的容量保持率达到了 96%。这项研究强调了梨生物质衍生砷化镓作为具有高性能和长期稳定性的阴极材料在下一代储能设备中的潜在用途。
文献：https://doi.org/10.1039/D4CC02532F
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