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08.03.2016 | Original Paper | Ausgabe 12/2016

Journal of Materials Science 12/2016

Facile synthesis of graphitic porous carbons with three-dimensional nanonetwork for high-rate supercapacitive energy storage

Zeitschrift:
Journal of Materials Science > Ausgabe 12/2016
Autoren:
Zhenghui Li, Haiyan Zhang, Haiping Zhu, Liuqing Li, Haiyang Liao

Abstract

Meso-/macropore structure and graphite microcrystallite are two critical impacts on high-rate supercapacitive energy storage performance of nanoporous carbon. In the present paper, we prepared a novel graphitic carbon with three-dimensional interconnected meso-/macroporous nanonetwork by a simple one-step Friedel–Crafts crosslinking reaction. A metal-containing aromatic molecule, ferrocene, is selected as started building units. The crosslinking reaction of aromatic rings leads to the formation of meso-/macroporous nanonetworks, and the Fe element can act as a catalyst to accelerate the formation of graphite microcrystallite during carbonization. The experimental results show that the crystal sizes along the c-axis direction (L c) of the as-obtained graphitic porous carbons are 0.92–1.49 nm and the graphitization do not damage nanopore structure, so that their surface areas are higher than 500 m2 g−1. Owing to their unique structural features, i.e., meso-/macroporous network can shorten the ion transport distance and accelerate ion transport rate, and the moderate graphite microcrystalline is beneficial for electron transfer, this graphitic porous carbon shows high-rate supercapacitive energy storage. For example, the capacitance retention of the as-prepared samples can reach 88 % when the scan rate was raised from 10 to 300 mV s−1.

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