基于盐模板策略构建明胶-碳纳米管互穿网络的分级多孔碳纳米结构及其高性能超级电容器应用

本文推荐一种创新的纳米构筑策略：通过NaNO3盐模板协同明胶/碳纳米管（CNTs）互穿网络，制备具有分级孔隙（2204.2?m2/g比表面积）和连续导电通路的多孔碳材料。该材料在超级电容器（SCs）中展现卓越性能（351.7?F/g比电容，40.84?Wh/kg能量密度），为可持续能源存储提供新思路。

　　

Highlight

本研究通过纳米构筑策略将盐模板活化与导电网络构建相结合，制备了分级多孔碳材料。NaNO₃同时作为牺牲模板和温和活化剂，生成互连的分级框架，而明胶/碳纳米管（CNTs）互穿网络建立了连续的3D导电通路，支撑高效电子传输并保持结构完整性。所得碳材料具有高比表面积（2204.2?m²/g）、分级孔隙率和增强的电导率，赋予其优异的电容性能和电化学稳定性。

Results and discussion

图1a示意性展示了多孔碳材料的合成过程，采用无毒且经济高效的盐模板策略。明胶作为一种富含官能团（–COOH、–OH、–NH₂）的蛋白质基聚合物，易溶于热水形成均相分子级溶胶。随后的冷却过程中，明胶通过氢键相互作用自交联，形成坚固的生物聚合物水凝胶网络。

Conclusion

本工作通过纳米构筑设计策略构建了分级多孔碳材料，整合了盐模板活化和导电网络形成。分子交联的水凝胶基质确保了NaNO₃和CNTs在受限均相环境中的均匀分散。NaNO₃双重功能作为牺牲模板和中性活化剂，促进互连孔隙结构的形成。同时，嵌入的CNTs构建了连续的导电通路，显著提升了材料的电化学性能。