一、   研究背景

碳基超级电容器（SCs）因其高功率密度和长循环寿命而备受关注，但其性能高度依赖于多孔炭电极材料的比表面积和孔结构，通常通过炭化和活化过程来调控其微结构。传统多孔炭材料制备方法（如管式炉高温炭化与活化）存在耗时、耗能、效率低的瓶颈。

二、   工作简介

焦耳加热技术（JHT）直接对炭材料前躯体施加能量，具有能量利用效率高、高达约1100  K/s升温/降温速率的优点，能在数秒内（如8 s）完成从室温到1200 °C的升温和反应过程，将传统数小时的工艺缩短至秒级，可大幅降低能耗和制备时长。作者以酚醛树脂为炭材料前驱体，K₂CO₃作为活化剂，焦耳热加热瞬时的高温热冲击（热震）能更有效地驱动炭化与活化反应，在剧烈的热冲过程中，前驱体快速热解、小分子剧烈释放，同时K₂CO₃瞬间蒸发并与碳发生高效活化反应，在几秒内完成了分级多孔炭材料的结构构筑。相较于传统方法制备的样品（1556.7 m²/g和0.67 cm³/g），焦耳热样品具有1652.7 m²/g的比表面积和1.01 cm³/g的孔体积。在6.0 mol/L的KOH电解液中，优化的焦耳热样品的比电容高达476 F/g（0.5 A/g），明显优于传统方法制备的样品（302 F/g），在64 A/g的高电流密度下，其电容保持率仍达75.1%。在盐包水电解液（17.0 mol/kg的NaClO₄）中，组装的对称器件的工作电压可拓宽至2.1 V，能量密度达33.3 Wh/kg，循环10000次后，电容保持率达93.1%；在有机电解液（1.0 mol/L的TEABF₄的乙腈溶液）中，器件的工作电压可进一步扩展至3.0 V，能量密度达50.8 Wh/kg，8000次循环后，电容保持率仍有88.9%，库仑效率近100%。

三、   核心图文解析

图1. 焦耳热法和传统法制备多孔炭材料的对比示意图（a）；对比于传统法制备的样品THC（e-g），焦耳热制备的样品JHC呈现丰富的分级多孔蜂窝状网络结构（b-d）包含微孔、介孔和大孔

图2. 多孔炭材料的结构表征。（a-c）JHC具有更高的比表面积和孔容，并且其中的介孔和大孔占比显著高于传统方法样品TFC；（d-f）JHC具有更高的缺陷；（g-i）JHC含有一定量氧官能团，有利于提升亲水性和提供额外的赝电容

图3. 以优化的JHC组装的对称超级电容器JHC||JHC在不同的电解液体系中的储能性质。（a-c）以6.0 mol/L的KOH水溶液为电解液；（d-f）以17.0 mol/kg的NaClO₄水溶液（盐包水）为电解液和（g-i）以1.0 mol/L四氟化硼四乙基铵（TEABF₄）的乙腈溶液为电解液。

四、结论

焦耳加热技术是一种极快、节能且高效的多孔炭材料制备方法，能够合成具有优异储能性能的分级多孔炭材料，为高性能超级电容器的电极材料制备提供了新的技术路径。本研究通过秒级焦耳加热技术，成功实现了分级多孔炭结构的快速构造，获得了兼具高比电容、优异倍率性能、高能量密度和长循环稳定性的电极材料，为解决多孔炭传统制备工艺的瓶颈问题提供了创新方案。

New Carbon Materials 文章信息：

贾亚君，韩子越，刘慧超，等. 一种具有优异电容多孔炭的快速制备方法 (J/OL). 新型炭材料（中英文）, 2025, 40 (6): 1265-1278.

Ya-jun JIA, Zi-yue HAN, Hui-chao LIU, et al. The rapid preparation of porous carbon with an improved capacitance (J/OL). New Carbon Materials, 2025, 40 (6): 1265-1278.

文章链接：https://www.sciengine.com/NCM/doi/10.1016/S1872-5805(25)61028-6

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