석탄 타르 페놀 유래 다공성 탄소 합성 및 ZIHC 적용

본 연구는 저가 석탄 타르 페놀을 고성능 아연 이온 하이브리드 커패시터(ZIHC)용 결함 다공성 탄소로 전환하는 통합 전략을 제시합니다. 알데하이드 기능화 딥 유텍틱 용매(DES)를 활용하여 석탄 타르에서 페놀 성분을 최대 94.73%의 효율로 선택적으로 추출했습니다. 이 방법은 복잡한 역추출 과정 없이 페놀이 풍부한 시스템에서 pH 조절을 통해 세 가지 다른 분자 구조의 페놀 수지 전구체를 현장 중합할 수 있게 합니다. 알칼리 조건에서 형성된 3차원 산소 풍부 전구체는 탄화 과정 중 방향족 적층을 억제하는 입체 장애를 유도하여 고결함 다공성 탄소를 생성합니다. 합리적인 활성화 처리와 결합된 모든 탄소 재료는 우수한 기공 구조와 유리한 정전 용량 성능을 보였습니다. 특히, 추출상은 고전도성 젤 전해질 제조에 혁신적으로 재활용되었습니다. 준비된 다공성 탄소와 젤 전해질을 사용한 ZIHC는 257.9 mAh g−1의 비 용량, 186.9 Wh kg−1의 높은 에너지 밀도, 그리고 초장기 사이클 안정성을 달성했습니다. 본 연구는 전구체 미세 구조, 탄소 결함 구성 및 전기화학적 에너지 저장 거동 간의 본질적인 상관관계를 규명하며, 첨단 에너지 저장 장치를 위한 석탄 타르의 고부가가치 지속 가능한 활용을 위한 새로운 전략을 제공합니다.