題名: | 金屬有機框架自摻雜氮多孔碳材料用於高性能超級電容器 |
其他題名: | Nitrogen self-doped porous carbon material derived from metal-organic framework for high-performance super-capacitors |
作者: | 陳亞琪 |
關鍵字: | 金屬有機框架 氮自摻雜多孔碳 比電容 電化學 超級電容器 Metal–organic frameworks nitrogen self-doped porous carbon specific capacitance electrochemistry supercapacitors |
系所/單位: | 材料科學與工程學系, 材料科學與工程學系 |
摘要: | 中文摘要
金屬有機框架(MOF)因為具備高比表面積、多孔結構以及可調性高等優點,在能源儲存領域中備受矚目,適合作為多孔碳材料的前驅體。本研究以[Zn₂(BTEC)₀.₅(ATZ)₂(H₂O)₃]·H₂O(簡稱ZAB)作為起始材料,經由熱處理碳化的方式製備出氮自摻雜的多孔碳材料(ZABC-T),探討不同碳化溫度對其結構與電極性能的影響。其中,ZABC-800樣品展現出最佳性能,其比表面積高達1008 m² g⁻¹,並且含有4.09%氮元素,這樣的結構有助於提升導電性與電化學性能。並且其電化學測試結果顯示,ZABC-800在1.0 A g⁻¹的電流密度下擁有316.3 F g⁻¹的比電容,在經過5000次充放電循環後仍然保有81.9%的電容穩定性,展現良好的循環壽命與倍率性能。本研究結果顯示,ZABC-T材料在結構設計與電化學性能方面具有明顯優勢,是具有潛力的超級電容器之電極材料候選。 Abstract Metal-organic frameworks (MOFs), due to their high specific surface area, porous structure, and excellent tunability, have attracted significant attention in the field of energy storage, making them suitable precursors for porous carbon materials. In this study, [Zn₂(BTEC)₀.₅(ATZ)₂(H₂O)₃]·H₂O (referred to as ZAB) was used as the starting material to synthesize nitrogen self-doped porous carbon materials (ZABC-T) via thermal carbonization. The effects of different carbonization temperatures on the structure and electrochemical performance were investigated. Among the samples, ZABC-800 exhibited the best performance, with a high specific surface area of 1008 m² g⁻¹ and a nitrogen content of 4.09%. This structure contributes to enhanced conductivity and electrochemical behavior. Electrochemical tests revealed that ZABC-800 achieved a specific capacitance of 316.3 F g⁻¹ at a current density of 1.0 A g⁻¹, and retained 81.9% of its capacitance after 5000 charge–discharge cycles, demonstrating excellent cycling stability and rate capability. These results indicate that ZABC-T materials possess significant advantages in both structural design and electrochemical performance, making them promising candidates for supercapacitor electrode materials. |
學年度: | 113學年度第二學期 |
開課老師: | 駱, 榮富 |
課程名稱: | 專題討論 |
系所: | 材料科學與工程學系, 材料科學與工程學系 |
分類: | 工科113學年度 |
文件中的檔案:
檔案 | 描述 | 大小 | 格式 | |
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