【新闻中心讯】近日，燕山大学环境与化学工程学院高发明教授课题组与美国RensselaerPolytechnic Institute、Carnegie Institution of Washington科学家合作在Nature子刊《自然·通讯》（Nature Communications）上发表了关于超级电容器研究方面的重要成果。该研究采用低温溶剂热法一步合成氮、氟共掺石墨化碳微球（简写CM-NF）电极材料，该材料超高的体积比电容，521F/cm3,是商业超级电容器基活性碳的3倍，为目前已报道的碳基材料中的最高值。同时该材料在大电流充放电下依然保持极高的稳定性。
在这篇题为“具有超高体积比电容和循环稳定性的氮、氟共掺碳微球（英文题目为Ultrahigh volumetric capacitanceand cyclic stability of fluorine and nitrogen co-doped carbon microspheres）”的研究论文中，发展了一种氮、氟共掺制备低比表面积（1.4m2/g）、高堆积密度和体积比容量的碳微球电极材料的方法。采用低温溶剂热合成法，在不加入任何金属催化剂的条件下，制备出球形度较好的具有高体积比电容和循环稳定性的氮、氟共掺杂石墨化碳微球。该合成的亮点在于利用氮掺杂产生赝电容来提高电容量，利用氟掺杂来增强电子导电性，基于氮、氟共掺的协同效应，来改善材料的电子给体/受体特性，从而使得制备的碳微球呈现出极高的体积比容量，达到521F/cm3，远超其它碳基材料。同时，制得的碳微球在5A/g的电流密度下进行循环充放电10000次，其电容量几乎没有损失，展示出极高的稳定性。这一工作为设计新型高效的高体积比容量电极提供了新思路。如此性能优良的电极材料有望在紧凑型储能装置的开发中发挥重要应用。
氮、氟共掺碳微球的形貌图和电容性能曲线
超级电容器是一种新型储能器件，相对于传统的充电电池，如镍氢电池和锂离子电池，它具有更高的比功率和更长的循环寿命。便携式和超薄电子设备由于其体积有限，且益加精密化，对电容器提出了更高要求，要求其电极材料具有高的体积比容量。目前，人们常采用的具有高比表面积的多孔碳电极材料，如碳纳米管、活性碳、活化石墨烯等，虽具有较高的质量比电容，但这些具有高比面积的碳材料的密度通常都小于0.75g/cm3，导致其体积比电容较低，一般不超过200F/cm3。而金属氧化物赝电容电极材料，如RuO2等，虽显示高的能量密度，但循环稳定性较差。故制备兼具高稳定性和高体积比容量的超级电容器电极材料一直是一个挑战。
《自然·通讯》是自然出版集团旗下的子刊，覆盖多种学科，主要发布严谨而颇具科学启发性的原创研究论文，SCI影响因子11.47。该论文的第一作者是燕山大学博士研究生周军双，通讯作者是高发明教授。该项目得到国家自然科学基金和教育部长江学者奖励计划项目的支持。相关成果申报了中国发明专利和美国发明专利。（编辑/刘蕊）
论文浏览网址：http://www.nature.com/ncomms/2015/150929/ncomms9503/abs/ncomms9503.html
