摘要：硼掺杂多孔碳作为超级电容器电极材料的应用是当前研究的热点。然而，其实际应用常受限于掺杂水平不足及孔结构不理想。本文，中国地质大学田云峰 副教授团队在《ACS Appl. Energy Mater》期刊发表名为“One-Step Molecular Templa

1成果简介

硼掺杂多孔碳作为超级电容器电极材料的应用是当前研究的热点。然而，其实际应用常受限于掺杂水平不足及孔结构不理想。本文，中国地质大学田云峰 副教授团队在《ACS Appl. Energy Mater》期刊发表名为“One-Step Molecular Templating of Highly Boron-Doped Hierarchical Porous Carbons for High-Performance Supercapacitors”的论文，研究提出一种创新方法，通过一步分子模板法合成葡萄糖衍生的富硼分级多孔碳（简称BGC-5）。该方法利用硼酸根阴离子(B(OH)₄⁻)与葡萄糖羟基官能团间的缩合反应（类似酯化反应），使硼元素高效均匀地嵌入碳基体。优化后的BGC-5材料实现了4.99原子%的卓越硼掺杂浓度，主要以BC₂O、BCO₂和COH结构形式存在。其伴随的分级微介孔结构显著提升了电极导电性，促进了电解质离子的传输。由此，BGC-5在0.5 A g–1电流密度下展现出330 F g–1的高比电容，并具备卓越倍率性能。当电流密度提升至20 A g–1时，电极仍保持79.4%的初始电容。该合成策略为构建高性能硼掺杂碳材料应用于先进储能领域提供了可行路径。

2图文导读

图 1. Schematic diagram of the preparation of BGCs.

图2. Structural characterizations of BGCs. SEM images of (a) BGC-0, (b) BGC-1, and (c, d) BGC-5. (e,f) TEM images of BGC-5. (g) Nitrogen adsorption–desorption isotherms, (h) pore size distributions curves, and (i) textural properties of BGC-0, BGC-1, and BGC-5.

图3. Surface chemistry of BGCs. (a) Survey spectra of BGC-5; (b) O 1s, (c) N 1s, and (d) B 1s high-resolution XPS spectra of BGC-5; (e) comparison of boron-containing group contents for BGC-1 and BGC-5; and the (f) adsorption energy between different boron-containing groups and SO42–.

图4. Electrochemical performances of BGC electrodes in a three-electrode system using 1 M H2SO4 electrolyte. (a) CV curves of BGCs at a scan rate of 5 mV s–1, (b) CV curves for BGC-5 at various scan rates, (c) capacitance contribution of BGC-1 and BGC-5, (d) GCD curves for BGCs at 0.5 A g–1, (e) variation of gravimetric capacitance of BGCs at various current densities of 0.5–20 A g–1, and (f) Nyquist plots of BGCs (inset magnifies the high-frequency range).

3小结

综上所述，我们采用一步法分子模板法成功制备了高硼掺杂的葡萄糖衍生物分级多孔材料。分子模板B(OH)₄⁻与葡萄糖羟基（-OH）间的酯化反应，使硼元素在BGCs中实现高效锚定。经B₂O₃脱除后，形成由微孔（

文献：

来源：材料分析与应用

来源：石墨烯联盟