為了提高多孔碳的導電性和孔結構的利用率，開發了具有高度蓬松三維連續網絡結構的分層多孔碳（HPC）。使用HPC作為支撐，通過簡單的水熱法制備了一種具有三維互穿網絡結構的新型MnO2@HPC復合材料，用作超級電容器電極材料。當水熱反應溫度為100℃時，MnO2納米纖維（約5nm）均勻生長在HPC蓬松的3D多孔網絡表面和內部，形成具有互穿網絡結構的復合材料。制備的復合材料（MnO2@HPC-100）表現出雙電層電容和偽電容特性，當電流密度為0.5A/g時比容量高達368F/g，10A/g下為186F/g（保留50.5%）。此外，組裝的非對稱超級電容器裝置的能量密度相對較高，為88.2Wh/Kg，功率密度為162W/Kg。該裝置在10000次循環后容量保持率高達95%，庫侖效率穩定在99.7%，表明該復合材料具有良好的穩定性。因此MnO2@HPC-100復合材料在儲能領域具有廣闊的應用前景。
圖1.具有三維互穿網絡結構的MnO2@HPC復合材料的制備示意圖。
圖2.（a,b）HPC，（c）MnO2@HPC-80，（d）MnO2@HPC-100，（e）MnO2@HPC-120和（f）MnO2@HPC-140的FESEM圖像。
圖3.（a,b）HPC和（c,d）MnO2@HPC-100的TEM圖像；（e）MnO2@HPC-100的EDS映射圖像。
圖4.（a）HPC和MnO2@HPC-100的XRD圖譜。（b）HPC和MnO2@HPC-100的拉曼光譜。（c）HPC和MnO2@HPC-100的N2吸附-解吸等溫線和孔徑分布曲線。
圖5.（a）HPC和MnO2@HPC-100的TG光譜。MnO2@HPC-100的XPS光譜：（b）全掃描，（c）Mn2p，（d）O1s和（e）C1s。
圖6.（a）HPC電極的CV曲線。（b）HPC電極的GCD曲線。（c）MnO2@HPC復合材料在100mV/s掃描速率下的CV曲線，（d）MnO2@HPC復合材料在0.5A/g電流密度下的GCD曲線，（e）MnO2@HPC-100電極的CV曲線，（f）MnO2@HPC-100電極的GCD曲線，（g）MnO2@HPC-100電極在不同電流密度下的比容量，（h）MnO2@HPC-100電極的循環性能測試，插圖顯示了電極的EIS曲線以及用于擬合EIS的等效電路圖。
圖7.（a）ACS裝置在不同電壓窗口下的CV曲線。（b）ACS裝置的CV曲線。（c）ACS裝置的GCD曲線。（d）ACS裝置的循環性能試驗；圖中顯示了ACS裝置在10000次循環前后的EIS曲線。（e）ACS裝置的Ragone圖。
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