【J. Am. Chem. Soc.：用EQCM和ssNMR揭示氮摻雜多孔碳的電容電荷存儲機制】在分子水準上對多孔電極中離子電吸附過程的基本了解為雙電層電容器（EDLC）等下一代儲能裝置提供了重要指導。被雜原子官能化的多孔碳顯示出增強的電容性能，但由于缺乏精确識别多種N種類并建立清晰的結構-特性關系的可靠工具，其潛在機制仍然難以捉摸。本文使用先進的分析技術，如低溫固态核磁共振（ssNMR）和電化學石英晶體微天平（EQCM），将複雜的氮官能團與充電機制和電容性能聯系起來。首次在分子水準上證明了N摻雜強烈影響EDLC中的電吸附機制。在沒有N摻雜的情況下，陰離子（SO42-）吸附-解吸主導了充電機制，而摻雜後，Li+電吸附起着關鍵作用。在EQCM的幫助下，證明SO42-牢固地固定在N摻雜表面上，留下Li+作為主要電荷載體。與SO42相比，更小的尺寸和更高的Li+濃度有利于更高的電容。胺/酰胺N是高電容的原因，但令人驚訝的是吡啶、吡咯和石墨N基團沒有顯著影響。2D 1H-15N NMR譜表明，從吡啶到吡咯N的轉化導緻電容略有降低。這項工作不僅證明了ssNMR是電極材料表面化學表征的有力工具，而且通過EQCM揭示了相關的充電機制，為全面了解EDLC化學鋪平了道路。
來源：En Zhang, Yih-Chyng Wu, Hui Shao, Vytautas Klimavicius, Hanyue Zhang, Pierre-Louis Taberna, Julia Grothe, Gerd Buntkowsky, Fei Xu, Patrice Simon, and Stefan Kaskel，Unraveling the Capacitive Charge Storage Mechanism of Nitrogen-Doped Porous Carbons by EQCM and ssNMR，J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 31, 14217–14225，DOI：10.1021/jacs.2c04841#科學##化學##超級電容器##碳##儲能#
