Best Paper Award
Mangosteen peel-derived activated carbon for supercapacitors
山竹皮衍生活性炭材料用于超级电容器
素拉那立皇家大学
Santi Maensiri
教授团队
研究背景
在电化学电容器（EC）或超级电容器（SC）中，电极材料在决定电化学性能方面起着至关重要的作用。在电极材料中，碳材料因其化学稳定性高、比表面积大而被广泛使用。活性炭（AC）是一种具有发达多孔结构和大表面积的碳质材料。高孔隙率AC已被广泛应用于多种应用，特别是在废水处理和超级电容器电极材料方面。与商业碳基材料相比，生物质衍生的AC成本低、环保、表面官能团丰富。因此，人们已经寻找了许多生物质作为制备活性炭的原料或前体，如榴莲皮、玉米芯和椰子壳等。
研究方法
本研究重点研究了使用一步KOH活化法，从山竹果皮中提取制备AC，并对其进行表征和电化学研究。通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和N2吸附-解吸技术研究了活化温度对AC物理特性的影响，以分别研究AC的相形成、形态和孔隙率特性。为了评估AC作为超级电容器电极材料的潜在用途，在3M KOH水溶液电解质中通过循环伏安法（CV）、恒电流充放电（GCD）和电化学阻抗谱（EIS）技术研究了AC的电化学性能。
实验结果解析
图1. 通过使用一步KOH活化法从山皮中制备非AC和AC的示意图。
图4. 以山竹果皮为原料制备多孔活性炭的KOH活化机理示意图。
图7.（a）非AC（MN8）和（b）AC（MA8）在不同电流密度下的GCD曲线，（c）1 Ag−1下GCD曲线的比较，（d）比电容随电流密度的变化，（e）Ragone图，以及（f）非AC的循环稳定性（MN6）和AC的循环稳定性（MA6）的比较。
实验总结与结论
本研究强调了使用山竹果皮废料作为制备高孔隙率活性炭的前体。研究并比较了活化温度对活性炭孔隙率和电化学性能的影响。结果表明，活性炭表面的多孔性发展在很大程度上取决于活化温度。较高的活化温度产生较高的BET表面积和孔体积。在800°C的活化温度下，比表面积达到1039 m2g−1。电化学结果表明，在600°C下制备的交流电在3 M KOH水性电解质中的电流密度为0.5 Ag−l时，其最大比电容值为182 Fg−1，并在1000次循环后保持其初始值的90%左右。这归因于微孔体积分数和低电流密度下活性炭表面含氧官能团（O-C）的主要贡献。另一方面，大的可接近表面积导致更高的电流密度。因此，活化温度被认为是实现优异电化学性能的重要因素。这适用于将我们的交流电用作超级电容器中的低成本电极材料。
引用此文章
https://doi.org/10.1016/j.pnsc.2022.09.004
作者简介
Santi Maensiri教授, 在利兹大学获得陶瓷加工硕士学位，英国牛津大学获得材料科学博士学位。他在应用物理学、材料物理学、材料科学和纳米材料相关领域发表了300多篇Scopus论文，引用次数超过11000次，h指数为56。他被任命为SUT物理学院院长、科学研究所所长，后来担任泰国Suranaree理工大学（SUT）学术事务和国际化副校长。他目前是科学研究所所长，高级功能材料卓越中心主任，纳米材料和高级表征纳米技术NANOTE-C-SUT研究网络主任。在国家一级，他目前担任泰国材料研究学会（MRS Thailand，IUMRS成员）主席。Santi Maensiri教授现任《先进材料科学与创新》主编（泰国材料研究学会）和《材料化学与物理》编辑委员会成员（爱思唯尔公司）。由于他的研究实力，他获得了众多奖项，如连续两年（2012年和2013年）获得泰国国家研究委员会（NRCT）颁发的国家物理科学和数学研究奖，2013年获得泰国研究基金会（TRF）颁发的TRF高级研究学者，以及NRCT颁发的国家物理学和数学杰出研究员奖（物理学）等。
期刊简介
Progress in Natural Science: Materials International(PNSMI)由中国材料研究学会主办，是一本综合类英文SCI学术期刊，刊登材料科学领域的基础研究和应用基础研究方面的高水平、有创造性和重要意义的最新研究成果。
2023年最新影响因子4.8，分区为中科院材料科学二区。入选2019年中国科技期刊卓越行动计划，2022、2023连续两年获评中国最具国际影响力学术期刊。
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