论文标题：Coal-based activated carbon prepared by H₂O activation process for supercapacitors using response surface optimization method

期刊：Frontiers of Chemical Science and Engineering

作者：Shanxin Xiong, Fengyan Lv, Chenxu Wang, Nana Yang, Yukun Zhang, Qingyong Duan, Shuaishuai Bai, Xiaoqin Wang, Zhen Li, Jianwei Xu

发表时间：24 Jan 2024

DOI：10.1007/s11705-023-2322-z

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利用丰富的煤炭资源规模化生产超级电容器用优质活性炭是实现煤炭资源高附加值利用的有效途径。然而，由于缺乏对活化过程机制和外部因素影响的全面认识，该技术具有挑战性。本文采用响应面法研究了活化温度和时间对H₂O蒸汽活化法制备煤基活性炭比电容的影响。在最佳条件下，煤基活性炭的比电容最大为194.35 F·g^-1，这归因于适宜的孔/表面结构和缺陷度。密度泛函理论计算详细地解释了活化过程中芳香环收缩和H₂、CO溢出的机理。同时，引入了含氧官能团，这贡献了煤基活性炭的赝电容性能。芳香族碳和H₂O蒸气的反应机理从分子水平上为煤加工过程中水的作用提供了理解，对调控产物分布和预测孔隙生成速率具有很大的潜力。这一见解将有助于其他煤炭加工技术的进步，如煤气化。

引用格式：Shanxin Xiong, Fengyan Lv, Chenxu Wang, Nana Yang, Yukun Zhang, Qingyong Duan, Shuaishuai Bai, Xiaoqin Wang, Zhen Li, Jianwei Xu. Coal-based activated carbon prepared by H2O activation process for supercapacitors using response surface optimization method. Front. Chem. Sci. Eng., 2024, 18(6): 63 https://doi.org/10.1007/s11705-024-2422-4

作者及团队介绍

熊善新（通讯作者）：西安科技大学教授、博士生导师，陕西省“百人计划”入选者，“光电功能材料与器件”校级创新团队负责人。主要从事煤基功能炭材料、功能高分子材料、有机-无机纳米复合材料和光电功能材料与器件等方面的研究与应用工作。现任中国感光学会电致变色专委会副主任，国际太阳能与环境材料学会、新加坡材料学会、中国化学会会员，及多个国际学术期刊审稿人。主持国家自然科学基金等10余项，发表SCI论文100余篇，出版专著一部，申请授权发明专利20余项，多次获省部级及厅局级奖励。

“光电功能材料与器件”校级创新团队：2012年以光电功能材料与器件实验室为基础组建了西安科技大学“光电功能材料与器件创新团队”，获得西安科技大学科技创新团队支持计划。研究团队以特聘专家熊善新教授为核心，骨干成员包括副教授4人，讲师3人，研究生30余人。团队的研究工作面向煤基功能炭材料及有机光电功能材料的制备与应用研究，在煤炭的洁净化利用、煤基储能炭材料、复合型电致变色材料与器件以及碳纳米材料负载贵金属催化剂等领域开展了系统深入的创新研究。

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