One-pot synthesis of hierarchical porous carbons with extended ultramicropores: new prospective materials for supercapacitors

Autores
Arias, Analía Natalí; Villarroel Rocha, Jhonny; Sapag, Manuel Karim; Mori, Maria Fernanda; Planes, Gabriel Angel; Flexer, Victoria; Tesio, Alvaro Yamil
Año de publicación
2021
Idioma
inglés
Tipo de recurso
artículo
Estado
versión publicada
Descripción
A series of carbon electrodes was synthesized via a modification of the polymerization-condensation reaction, where a 4:1 mass excess of melamine was added in basic media to the resorcinol/formaldehyde classical mixture. Melamine, together with variations of the pyrolysis temperature play a key role to define the chemical and textural properties of these carbons. A high nitrogen content, ranging from 23.2 to 11.3 % was determined. A low degree of crystallinity and disordered internal structure were assessed, while a hierarchical porous structure was stablished for all samples, including an important ultramicroporosity, with pore sizes below 0.7 nm. All electrodes showed a predominant double layer capacitive behaviour in aqueous H2SO4, while a small pseudocapacitive contribution was also evidenced for the three carbons pyrolysed at higher temperatures. These three electrodes show the highest specific capacitance (maximum of 153.6 F g−1), and outstanding cycling over 10,000 cycles. A comprehensive analysis correlating morphological and surface properties and the electrochemical behaviour was carried out. The best performing carbon was selected to construct a symmetrical device for which a specific capacitance of 103 F g−1 was determined, reaching energy and power density values of 1.4 Wh Kg−1 and 111.7 W Kg−1, respectively.
Fil: Arias, Analía Natalí. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Centro de Investigacion y Desarrollo En Materiales Avanzados y Almacenamiento de Energia de Jujuy. - Universidad Nacional de Jujuy. Centro de Investigacion y Desarrollo En Materiales Avanzados y Almacenamiento de Energia de Jujuy. - Gobierno de la Provincia de Jujuy. Centro de Investigacion y Desarrollo En Materiales Avanzados y Almacenamiento de Energia de Jujuy; Argentina
Fil: Villarroel Rocha, Jhonny. Universidad Nacional de San Luis; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina
Fil: Sapag, Manuel Karim. Universidad Nacional de San Luis; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina
Fil: Mori, Maria Fernanda. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Investigaciones en Catálisis y Petroquímica "Ing. José Miguel Parera". Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Investigaciones en Catálisis y Petroquímica "Ing. José Miguel Parera"; Argentina
Fil: Planes, Gabriel Angel. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales; Argentina. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados; Argentina
Fil: Flexer, Victoria. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Centro de Investigacion y Desarrollo En Materiales Avanzados y Almacenamiento de Energia de Jujuy. - Universidad Nacional de Jujuy. Centro de Investigacion y Desarrollo En Materiales Avanzados y Almacenamiento de Energia de Jujuy. - Gobierno de la Provincia de Jujuy. Centro de Investigacion y Desarrollo En Materiales Avanzados y Almacenamiento de Energia de Jujuy; Argentina
Fil: Tesio, Alvaro Yamil. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Centro de Investigacion y Desarrollo En Materiales Avanzados y Almacenamiento de Energia de Jujuy. - Universidad Nacional de Jujuy. Centro de Investigacion y Desarrollo En Materiales Avanzados y Almacenamiento de Energia de Jujuy. - Gobierno de la Provincia de Jujuy. Centro de Investigacion y Desarrollo En Materiales Avanzados y Almacenamiento de Energia de Jujuy; Argentina
Materia
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SYMMETRICAL SUPERCAPACITOR
Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
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Repositorio
CONICET Digital (CONICET)
Institución
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
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A low degree of crystallinity and disordered internal structure were assessed, while a hierarchical porous structure was stablished for all samples, including an important ultramicroporosity, with pore sizes below 0.7 nm. All electrodes showed a predominant double layer capacitive behaviour in aqueous H2SO4, while a small pseudocapacitive contribution was also evidenced for the three carbons pyrolysed at higher temperatures. These three electrodes show the highest specific capacitance (maximum of 153.6 F g−1), and outstanding cycling over 10,000 cycles. A comprehensive analysis correlating morphological and surface properties and the electrochemical behaviour was carried out. The best performing carbon was selected to construct a symmetrical device for which a specific capacitance of 103 F g−1 was determined, reaching energy and power density values of 1.4 Wh Kg−1 and 111.7 W Kg−1, respectively.Fil: Arias, Analía Natalí. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Centro de Investigacion y Desarrollo En Materiales Avanzados y Almacenamiento de Energia de Jujuy. - Universidad Nacional de Jujuy. Centro de Investigacion y Desarrollo En Materiales Avanzados y Almacenamiento de Energia de Jujuy. - Gobierno de la Provincia de Jujuy. Centro de Investigacion y Desarrollo En Materiales Avanzados y Almacenamiento de Energia de Jujuy; ArgentinaFil: Villarroel Rocha, Jhonny. Universidad Nacional de San Luis; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Sapag, Manuel Karim. Universidad Nacional de San Luis; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Mori, Maria Fernanda. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Investigaciones en Catálisis y Petroquímica "Ing. José Miguel Parera". Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Investigaciones en Catálisis y Petroquímica "Ing. 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Centro de Investigacion y Desarrollo En Materiales Avanzados y Almacenamiento de Energia de Jujuy; ArgentinaFil: Tesio, Alvaro Yamil. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Centro de Investigacion y Desarrollo En Materiales Avanzados y Almacenamiento de Energia de Jujuy. - Universidad Nacional de Jujuy. Centro de Investigacion y Desarrollo En Materiales Avanzados y Almacenamiento de Energia de Jujuy. - Gobierno de la Provincia de Jujuy. Centro de Investigacion y Desarrollo En Materiales Avanzados y Almacenamiento de Energia de Jujuy; ArgentinaElsevier2021-09info:eu-repo/semantics/articleinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501info:ar-repo/semantics/articuloapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/11336/173344Arias, Analía Natalí; Villarroel Rocha, Jhonny; Sapag, Manuel Karim; Mori, Maria Fernanda; Planes, Gabriel Angel; et al.; One-pot synthesis of hierarchical porous carbons with extended ultramicropores: new prospective materials for supercapacitors; Elsevier; Carbon Trends; 5; 100110; 9-2021; 1-112667-0569CONICET DigitalCONICETenginfo:eu-repo/semantics/altIdentifier/doi/10.1016/j.cartre.2021.100110info:eu-repo/semantics/altIdentifier/url/https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2667056921000870info:eu-repo/semantics/openAccesshttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/ar/reponame:CONICET Digital (CONICET)instname:Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas2025-10-15T15:37:42Zoai:ri.conicet.gov.ar:11336/173344instacron:CONICETInstitucionalhttp://ri.conicet.gov.ar/Organismo científico-tecnológicoNo correspondehttp://ri.conicet.gov.ar/oai/requestdasensio@conicet.gov.ar; lcarlino@conicet.gov.arArgentinaNo correspondeNo correspondeNo correspondeopendoar:34982025-10-15 15:37:43.104CONICET Digital (CONICET) - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicasfalse
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