近日，生物质化学工程与机能材料团队在木质基炭电极应用超级电容器领域取得新进展，相关研究成果以“Biomass-derived N, S co-doped activated carbon-polyaniline nanorod composite electrodes for high-performance supercapacitors”为题发表在Applied Surface Science (中科院1区，IF=6.7)上，论文第一作者为课题组毕业生杨旋博士（现已入职宁波工程学院），团队林冠烽副教授与宁波工程学院夏永高教授为共同通讯作者，黄彪教授和卢贝丽教授共同作者，宁波工程学院和福建农林大学为共同通讯单位。

电极材料的纳米结构设计是实现高性能超级电容器的必要条件。本文以杉木屑为碳源，经高温炭化和碱活化后制备了具有高比表面积的N, S共掺杂活性炭（NSAC）。然后通过原位聚合法将PANI 纳米棒固定在NSAC表面，合成了聚苯胺纳米棒修饰N, S共掺杂活性炭（NSAC-PANI）。该材料有效地结合了高导电性活性炭、分层多孔结构、高比表面积和聚苯胺的高理论电容的优点。这些协同效应和独特的结构可提供较短的离子运输途径，促进电荷转移，从而有利于提高电化学性能。NSAC-PANI-2电极在1 M H₂SO₄中1 A/g电流密度条件下，比电容高达304 F/g。此外，由NSAC-PANI-2组装的对称超级电容器在395 W kg^-1的功率密度下具有23.6 Wh kg^-1的高能量密度，在5000次循环后仍保持90.2%的初始电容。因此，NSAC-PANI-2 的这种特殊结构意味着其具有优异的电化学性能，使其成为绿色高效储能设备中一种前景广阔的电极。

本研究得到国家自然科学基金、福建省自然科学基金、福建省科技计划项目和福建省科技创新重点项目资助。

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169433223018718