DOI:10.1016/j.jelechem.2020.114473
由于碳產量和分子柔性的限制，通過生物質材料制備連續多孔碳納米纖維（CNFs）用于當前的超級電容器（SCs）仍然具有一定的挑戰性。在這項工作中，通過靜電紡絲殼聚糖（CS）/聚乙烯吡咯烷酮（PVP）的植酸溶液并隨后進行關鍵的分段碳化，以可控的方式制備了P和N雙重摻雜的一維多孔碳納米纖維（PNF）。由于超高的比表面積、極低的電荷轉移電阻以及N/P雙重摻雜對偽電容器的貢獻，所制備的PNF在1 A g-1的電流密度下顯示出358.7 F g-1的最高比電容。更值得注意的是，由PNF組裝的對稱SC在電流密度為0.5 A g-1時可實現94 F g-1的優異電容，在功率密度為248 W kg-1時可實現13.1 W h kg-1的高能量密度，此外，在10000次循環后電容保持率高達87.5％。堅信本文所涉及的碳納米纖維的制備方法和性能研究對移動電源具有深遠的啟示。
圖1.（a）PNF的制備示意圖。（b）對稱的SC結構。
圖2.（a-b）CS納米纖維的FESEM圖像。（c-d）0.2-PNF的FESEM圖像。（e-f）0.2-PNF的TEM圖像。（g）0.2-PNF樣品的HRTEM圖像。（h）0.2-PNF的SAED圖譜。（i）0.2-PNF中C、N、O和P的元素映射。（j）CS納米纖維的纖維直徑分布。（k）PNFs的纖維直徑分布（0.2-PNF）。
圖3.（a）所有樣品的XRD圖譜。（b）所有樣品的拉曼光譜。
圖4.（a）所有樣品的N2吸附和解吸等溫線。（b）不同樣品的孔徑分布。
圖5.（a）PNFs的XPS全掃描光譜。（b）0.2-PNF的高分辨率C1s光譜。（c）0.2-PNF的高分辨率N1s光譜。（d）0.2-PNF的高分辨率O1s光譜。（e）0.2-PNF的高分辨率P2p光譜。（f）碳骨架中雜環N、O、H和P原子的示意圖。（g）0-PNF、0.1-PNF、0.2-PNF和0.3-PNF的接觸角測試。
圖6.PNF的電化學性能：（a）奈奎斯特圖，（b）CV曲線，（c）在1 A g-1電流密度下的GCD曲線。（d）不同電流密度下的比電容。（a）的插圖顯示了高頻區域的奈奎斯特圖和等效電路圖。
圖7.（a）0.2-PNF//0.2-PNF的結構和工作機理。（b）0.2-PNF//0.2-PNF在各種掃描速率下的CV曲線。（c）0.2-PNF//0.2-PNF在不同電流密度下的GCD曲線。（d）不同電流密度下的比電容。（e）不同循環期間的GCD曲線。（f）10000次循環后的電容保持率和庫侖效率。（d）中的插圖是0-PNF//0-PNF在不同電流密度下的GCD曲線。（f）中的插圖是10000次循環之前和之后的奈奎斯特圖。
圖8.0.2-PNF//0.2-PNF和0-PNF//0-PNF的Ragone圖。
