多壁碳纳米管模板诱导Phaleria macrocarpa生物质纳米纤维构建及其超级电容器电化学性能增强研究

本文创新性地利用多壁碳纳米管（MWCNTs）作为模板，通过化学-物理活化法将Phaleria macrocarpa果皮生物质转化为具有微孔-介孔-纳米纤维分级结构的活性炭复合材料（PMF-05）。该材料在1 M H2SO4电解液中展现卓越性能：比表面积达650 m2/g，电荷转移电阻仅0.7 Ω，扫描速率1 mV/s时比电容高达408 F/g，为可持续能源存储材料开发提供新策略。

　　

Highlight

多壁碳纳米管（MWCNTs）作为高效模板引导Phaleria macrocarpa纤维（PMF）生物质衍生纳米纤维的形成，这种创新方法显著提升了超级电容器的电化学性能。通过调控MWCNTs添加比例（0%-10%），研究发现含5% MWCNTs的PMF-05复合材料展现出最优异的性能：均匀分布的微孔/介孔与纳米纤维交织形成650 m²/g的超高比表面积，在1 M H₂SO₄电解液中实现408 F/g的比电容，电荷转移电阻低至0.7 Ω。

Materials

实验采用印尼廖内省"上帝之冠"种植园的PMF原料，Sigma Aldrich提供的KOH、H₂SO₄等化学试剂，以及纯度>97%、直径10 nm、长度8-10 μm的MWCNTs。

Preparation of PMF/MWCNT composite

通过化学活化（KOH）与物理活化相结合的方法，将不同重量百分比（0%/5%/10%）的MWCNTs整合到PMF基质中，系统研究其对纳米纤维结构形成的影响机制。

Physical properties of PMF/MWCNTs composite

扫描电镜（SEM）显示：未添加MWCNTs的活性炭表面粗糙多孔，而添加5% MWCNTs后形成均匀分布的纳米纤维网络，这种独特结构为电子传输和离子扩散提供了理想通道。

Conclusion

该研究成功证明MWCNTs的模板效应能有效调控生物质碳的纳米结构，5%添加量使PMF-05复合材料兼具高导电性和丰富孔隙，其408 F/g的比电容远超同类研究（如棕榈空果束/MWCNTs的111 F/g），为下一代环保型储能器件开发奠定基础。