木质纤维素基复合碳气凝胶的制备及其电化学性能

以纤维素纳米纤丝和多壁碳纳米管为主要原料，采用一步水热法、冰模板法冷冻干燥以及高温煅烧法，成功制得具有多级连通类木材管胞状孔结构的氮掺杂碳点的复合衍生碳气凝胶，并对其微观形貌、化学结构、比表面积和孔隙度进行表征。通过循环伏安测试、恒电流充放电测试、交流阻抗测试和长循环测试等电化学表征手段分析其电化学性能。结果表明：碳气凝胶表面经高温煅烧得到大量氮、氧杂原子掺杂的碳微颗粒和碳微绒毛，提高了碳气凝胶的缺陷态结构含量和比表面积，其比表面积可达377.9 m²/g;在三电极测试体系下，比电容可达121.8 F/g(测试电流密度为0.2 A/g,电压窗口为-0.2～0.8 V);在2 A/g的电流密度下，进行5 000次充放电循环后，电容保持率可达131.7%。衍生碳气凝胶独特的微观形貌和高比表面积，为能量存储提供了更快速和便捷的电子/离子传输通道、优异的导电性和更高的比容量，为超级电容器等储能器件电极材料的设计提供了木基生物质资源利用的新思路。