Questa figura mostra la morfologia, modello molecolare e prestazioni cicliche della microsfera di carbonio co-drogata N/S. Credito:©Science China Press
Tra i materiali degli elettrodi per i supercondensatori, i materiali a base di carbonio sono più comunemente usati perché sono disponibili in commercio ed economici, e possono essere prodotti con un'ampia superficie specifica. Doping eteroatomo, in particolare materiali di carbonio a doppio drogaggio, hanno attirato molta attenzione negli ultimi anni, e sono state considerate una delle strategie più efficienti per migliorare il comportamento capacitivo dei materiali porosi in carbonio. Però, la maggior parte delle preparazioni di materiali di carbonio co-drogati comportano il trattamento ad alta temperatura e la post-elaborazione delle procedure di doping. Perciò, è necessario sviluppare un percorso conciso per la produzione su larga scala di carbonio a doppio drogaggio con morfologia e struttura desiderabili e per ottenere un alto contenuto di drogaggio.
In un articolo pubblicato su Bollettino Scientifico , Il gruppo di ricerca del Prof. Deli Wang descrive un percorso sintetico in due fasi per fabbricare microsfere di carbonio co-drogate N/S (NSCM) utilizzando tiourea come drogante. Il contenuto di drogaggio N/S è controllato variando la temperatura di carbonizzazione. È stato dimostrato che una quantità adeguata di gruppi N e S può fornire non solo pseudo-capacità, ma anche promuovere il trasferimento di elettroni per materiali di carbonio, che garantisce l'ulteriore utilizzo delle superfici esposte per l'accumulo di carica.
L'NSCM ottimizzato preparato a una temperatura di carbonizzazione di 800° C (NSCM-800) raggiunge un'elevata capacità di 277,1 F g
-1
con una densità di corrente di 0,3 A g
-1
, e un'elevata capacità di ritenzione del 98,2 percento dopo 5000 cicli. Poiché i precursori utilizzati in questa strategia sono glucosio e tiourea, che sono sia economici che ampiamente utilizzati, la produzione di materiali di carbonio co-drogati ad alto contenuto di drogaggio può essere facilmente ampliata per applicazioni pratiche di supercondensatori.