過程工程所制備出高儲能性能的超級電容器多孔活性炭材料

　　在眾多應用于超級電容器的活性炭材料中，中空活性炭纖維因其特殊的內部中空結構而具有更快的吸附/脫附速率、更小的吸附/脫附阻力、更大的吸附容量等優勢而受到各國研究學者的注意，通常用于合成制備中空活性炭纖維的原料為瀝青、酚醛樹脂等不可再生的石油類資源，且需經過紡絲、預炭化、高溫炭化(800~1000℃)、活化等步驟，制備工藝復雜繁瑣、能耗高。近年來，為降低原料成本，實現原料的環境友好化及可持續化，各種來源豐富、價格低廉、可再生的生物質材料成為多孔活性炭制備研究的新方向。但是如何在保持天然生物材料特殊結構的條件下，獲得高儲能性能的多孔活性炭材料依然面臨很大的挑戰。

　　近期，中國科學院過程工程研究所研究員齊濤、王毅研究員帶領的研究團隊發現，采用氯化鋅作為活化劑可以在低溫下(400~650℃)對苧麻纖維進行一步炭化活化處理。此方法可在保持原料內部天然中空結構的前提下，獲得比表面積超過2000 m2 g-1，孔容達到1.08 cm3 g-1的中空活性炭纖維。多種電化學性能測試表明，苧麻基中空活性炭纖維具有較高的電容量(287Fg-1)和良好的電化學循環穩定性。由于材料內部中空的特殊結構，同時提高了電解液在材料內部的吸附及遷移速率，顯著降低了材料的電阻。一步氯化鋅炭化活化法制備苧麻基中空活性炭纖維的方法不僅可以縮短多孔活性炭材料的生產周期，降低生產能耗，所得產品還具有良好的電化學儲能性能，因此具有較好的應用前景。

　　上述相關研究得到中科院百人計劃和國家自然科學基金(51302264)的資助，研究結果發表在Bioresource Technology上(2013, 102：31-37)。

苧麻基中空活性炭纖維SEM形貌觀察(a)，比表面積表征結果(b)及電化學性能測試結果(c-d)(c：恒流充放電測試結果;d：阻抗性能測試結果)。