【基本信息】

2.??? 研究主題：電化學(xué)儲能-超級電容器-器件-生物衍生材料

【雞蛋美食引發(fā)的聯(lián)想】

【總共分幾步？】

第一步，制備超薄活性碳電極。將蛋殼在空氣中高溫鈣化形成CaCO₃，與蛋清、蛋黃充分混合后惰性氣氛下高溫碳化。碳化結(jié)束后用鹽酸除去未反應(yīng)的無機(jī)鹽成分，超薄活性炭就制成了。該活性炭形貌類似石墨烯（圖1a）。原子力顯微鏡（AFM）表明超薄活性炭厚度在10 nm以下，最薄僅1.25 nm，接近單層氧化石墨烯的厚度（圖1b-1e）。超薄活性炭可均勻分散在水中，靜置10周后無明顯團(tuán)聚、沉淀，顯示出良好分散穩(wěn)定性（圖1f）。這可能得益于超薄活性炭表面的含氧和含氮官能團(tuán)（圖1g、h）增加了碳的親水性，抑制了沉降。隨著碳化溫度提高，氧和氮含量迅速降低（圖1i-j）。此外，進(jìn)一步的KOH活化處理可將超薄活性炭的比表面積提高三倍并產(chǎn)生納米孔（圖1k-m），而雜原子含量受KOH用量影響微弱（圖1n）。

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圖1. 由蛋殼、蛋黃和蛋清合成的超薄活性炭。來源：Nano Energy。

第二步，制備固態(tài)電解質(zhì)。將剩下的蛋清和蛋黃與6 M KOH水溶液混合，形成淡黃色的水凝膠（圖2a）。干燥后的水凝膠可塑性強(qiáng)并有一定的韌性，可用作超級電容器的固態(tài)電解質(zhì)。X射線光電子能譜（XPS）和X射線衍射（XRD）表明這種水凝膠是一種復(fù)雜的有機(jī)大分子和無機(jī)鹽的混合物（圖2b-d），其離子導(dǎo)電性約為6 M KOH液態(tài)電解質(zhì)的三分之一（圖 2e）。電解質(zhì)的離子導(dǎo)電性在暴露于空氣中24小時內(nèi)無明顯變化（圖2f）。

圖2. 由雞蛋合成的水凝膠固態(tài)電解質(zhì)。來源：Nano Energy。

圖3. 由雞蛋合成的固態(tài)超級電容器結(jié)構(gòu)及性能。來源：Nano Energy。

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