スーパーキャパシタの性能を改善するためのバイオ廃棄物Desmostachyabipinnataからの活性炭のその場製造

はじめに

近年、世界的なエネルギー緊急事態を追求するための変換および貯蔵装置を含む有望な持続可能なエネルギー貯蔵モデルの開発に多くの注目が集まっています[1,2,3]。バッテリーやスーパーコンデンサーなどのエネルギー貯蔵装置は、再生可能で持続可能なエネルギー源の生成において非常に重要で効率的かつ手頃な役割を果たし、従来の再生不可能なオプションの実行可能な代替手段です。スーパーキャパシタは、長いサイクル寿命、高い電力密度、および超高速の充電/放電時間により、最も有望な持続可能なエネルギー貯蔵デバイスとして浮上しています[4、5、6、7、8]。さらに、グラフェン、ナノチューブ、ナノドット、量子ドットなどの炭素ベースのナノ材料の研究分野が急成長しているため、スーパーキャパシタエネルギー貯蔵デバイスの集中的な開発も進んでいます[9、10、11]。研究によると、多くの研究が材料と他のハイブリッドとの複合材料の合成に焦点を合わせており、高い静電容量、広い電位窓、低いインピーダンス、および良好な静電容量保持を示しています[12]。また、電極の製造は、活性化された材料の高い質量負荷および質量対電流コレクター比で広く注目されています[13、14]。

炭素材料に基づくスーパーキャパシタは広く研究されており、有機電解質の存在下で高いエネルギー密度につながる広いポテンシャルウィンドウを提供します[15、16]。したがって、カーボンベースのスーパーキャパシタは、高い抵抗と低い静電容量を示します。しかし、有機電解質は毒性があり、可燃性であり、比較的高価です[15]。カーボンナノチューブ、グラフェンなどは、主要な材料の調製方法と入手可能性に関してある程度法外であり、それらの大規模な用途を制限します。したがって、環境に優しく、費用効果が高く、使いやすい方法で、電位窓、超容量性能、およびインピーダンスの低減を向上させるために、さまざまな炭素材料のいくつかの変更を扱う研究が行われています[17、18]。

過去数十年にわたって、高表面積、十分な機能的会合、および十分な多孔性を有する活性炭が、吸着、ガス貯蔵、ガス分離、触媒担体、溶媒脱色、溶媒回収、電極、およびスーパーコンデンサーに広く使用されてきた。その多孔質構造と、高表面積、細孔容積、さまざまなタイプの官能基の存在、細孔サイズの分布などの他の特性は、活性炭の吸収関連の用途で重要な役割を果たします[18]。細孔径に応じて、活性炭は小分子の吸着に使用されるミクロ細孔などのさまざまな用途分野で使用できますが、メソ細孔は高分子の吸着に広く使用されます[19、20]。

原料、合成経路、活性化試薬、活性化プロセス中の環境条件など、多くの要因が活性炭の特性に影響を与えます。 ACは、ココナッツの殻[21]、ニーム[22]、コーンスターチ[23]、再生古紙[24]、スクラップタイヤ[25]、とバナナ繊維[26]。 ACは主に物理的および化学的活性化プロセスによって合成されます[19]。通常、最初のものは主に、不活性雰囲気またはCO ₂ などのガスの存在下での炭化とさらなる活性化を伴います。 または酸化剤[27]であるのに対し、化学的活性化プロセスには、最初にZnCl ₂ などの活性剤を添加することによる多孔質構造の開発が含まれます。 、NaOH、H ₃ PO ₄ 、およびKOH [12、28、29、30]。研究によると、ZnCl ₂ 環境への懸念と無能な回復のため、あまり好ましい活性剤ではありません。したがって、ACはZnCl ₂ を介して活性化されます 結果を汚染する可能性があるため、製薬および農産食品の産業目的には適していません[20]。他の化学試薬の中でも、KOHは、表面積が大きく、細孔が明確なACを生成するため、広く使用されています。ゴンザレス他チェリーストーンのKOH活性化により、大きな静電容量を持つミクロポーラスACが生成されることが報告されています[31]。ユーシン他熱水炭化とそれに続くKOHからの活性化により、木おがくずベースのACを合成し、そのスーパーキャパシターの性能を研究しました[32]。 Ranganathan etal。は、活性化剤としてKOHを使用した古紙からのACの合成を示しています。 180 F g ^-1 の比静電容量を示します KOH電解質[24]。彼等。急速マイクロ波加熱技術を使用してコークスからACを合成し、KOH-コークスの質量比と活性化時間を研究しました[33]。脱水剤がいくつかの中間生成物の進行を防ぐなど、活性化剤はプロセス中に重要な役割を果たします。また、多孔質サイズの構造の密度を高め、活性化時間と温度を低下させます[24、34、35]。

現在の作品では、クシャグラス（ Desmostachya bipinnata ）は、環境に優しく、費用効果が高く、活性炭を合成するための多くの炭素質前駆体として使用されてきました。 ACを合成するために、KOHを活性化剤として使用する化学プロセスが採用されています。これは、その信頼性が高いためです。合成されたままのAC材料は、UV可視、フーリエ変換赤外、およびラマン分光法によって特性評価されています。さらに、構造的特徴の検証にアクセスするために、合成されたままの材料は、走査型電子顕微鏡（SEM）、エネルギー分散型分光法（EDAX）、TEM、およびXRD技術によって特徴付けられています。アプリケーションの目的のために、電気化学的および電流測定の充電技術は、3電極システムで電極のビット変更に従うことによって採用されています。 GC技術の信頼性により、超容量、エネルギー密度、電流密度などの他の計算に使用されています。準備されたACは、明確に定義された多孔質の特徴により、優れた超容量特性を示すことがわかります。今後、この研究は、バイオ廃棄物のクシャグラス（ Desmostachya bipinnata ）を使用した高容量性活性炭（AC）の製造を扱うこの種の最初のものを提供します。 。

メソッド

資料

クシャグラス（ Desmostachya bipinnata ; DP）は、インドのバラナシにあるBHUキャンパスの植物園から収集され、水酸化カリウム（KOH）、グラッシーカーボン電極（GCE）、およびアルミナ粉末はSigma-Aldrichから調達されました。すべての実験で使用した水溶液は、脱イオン水（DI>18MΩcm ^-1 ）を使用して調製しました。 、ミリポアQシステム）。

合成されたままのサンプルを特徴づけるために、さまざまな分析技術が採用されてきました。合成されたままの活性炭の構造的特徴と結晶特性にアクセスするために、CuK _αを使用してPANalyticalX線回折計で粉末X線回折を実行しました。 放射線（λ =1.540Å）2 θ 〜10°–80°。合成されたままの材料の微細構造と表面形態は、透過型電子顕微鏡（TEM、TECHNAI G ² ）によって研究されました。 200 kVで動作）および走査型電子顕微鏡（デュアルFIB：FEI Nanolabは200 kVで動作）。 TEMサンプルは、DP-AC粉末の懸濁液をカーボンコーティングされたグリッド上にドロップキャスティングした後、DI水中で超音波懸濁液を使用して調製しました。さらに、合成されたままの活性炭のいくつかの追加の構造的特徴が、ラマン分光法によって確認された。ラマン散乱測定は、ラマン分光計（Renishaw inVia、UK）を使用して532 nmのHe–Neレーザー励起で実行されました。さらに、フーリエ変換赤外（FTIR）分光計（Bruker ALPHA II）を使用して、合成されたままのサンプルに結合した官能基の存在を調査しました。光学特性は、蛍光灯（λ）を介して記録されたUV-可視光吸収分光法によって評価されました。 =365 nm）（PerkinElmer、Lambda 25）。自動ブルナウアー-エメット-テラー（BET）法（micromeritics FlowPrer 060、Gemini VII、USA）を採用した液体窒素吸着/脱着分析を使用して、調製したままの活性炭サンプルの表面積と細孔径分布を測定しました。

活性炭の合成

簡単に説明すると、クシャグラス（DP）を切り取り、上澄みが無色になるまでDI水で数回穏やかに洗浄しました。 DPは100°Cのオーブンで5時間保持され、700°Cのマッフル炉でさらに2時間炭化されました。活性化のために、乳鉢と乳棒の助けを借りて、実証済みのKOH（w / w 1：4）で混合し、続いて均一な混合物を収集しました。さらに、アルゴン雰囲気下で700°Cの管状炉に2時間保持しました。混合物をさらに室温まで冷却し、受け取ったままの混合物を、pHが〜7の値に達するまでDI水で数回洗浄しました。最後に、生成物を活性炭として取得し、さらなる実験のために容器内で安全に保管しました。と測定。全体的なプロセスを図1に示します。

クシャグラス（ Desmostachya bipinnata ）から活性炭を合成するための戦略的経路の図 ）

電極の準備

直径〜0.3 cmのグラッシーカーボン電極（GCE）をアルミナスラリー（0.05μm）で研磨しました。次のステップでは、GCEの表面を洗浄するためにDI水を使用しました。 DI水で3〜4回洗浄し、さらにDI水とエタノールで15〜20分間超音波処理しました。 ACの堆積では、1 mgの活物質（AC）をDI水（1 mL）に溶解し、15分間超音波処理しました。さらに、調製した溶液10μLをマイクロピペットを使用してGCEに滴下し、汚染を防ぐために近くに接触することなくランプライトで乾燥させました。

電気化学的試験

電気化学的実験は、ptワイヤ、Ag / AgCl、およびガラス状炭素電極をそれぞれ対極、参照電極、および作用電極として使用する3電極システムを備えたCHI-660Cマルチチャネルワークステーションで実行されました。アルカリ性の6M KOH水性電解質を使用して、測定を実行しました。さまざまなスキャンレートでのサイクリックボルタンメトリー（10〜200 mV s ^-1 ）は、スイープ電位窓-0.35Vから+ 0.45Vで実行されました。次の式を使用して、さまざまな電気化学的パラメータにアクセスしました[35,36,37]。

比容量は次のように評価されています

ここで、\（I _ {{{\ text {Avg}}}} =I _ {\ max} --I _ {\ min} \）および m およびν ローディング材料の質量（g）とスキャン速度（v / s）をそれぞれ表します。さらに、 C _s 単位はFg ^-1 。

電流測定充放電（GCD）手法はより信頼性が高く、より正確な結果が得られるため、さらなる計算にはGCD手法を採用しました。式を使用して比容量を計算しました

ここで私 、∆ t 、∆ V 、および m 現在を表す（ A ）、放電期間（ s ）、電圧ウィンドウ（ V ）、およびローディング材料の質量（ g ）、それぞれ。

さらに、エネルギー密度（ E ）および電力密度（ P ）方程式から推定されています

結果と考察

X線回折

合成されたままの活性炭材料の黒鉛化に関する情報にアクセスするために、XRD技術が採用されています。 XRDプロファイル（図2a）は、22°と43°での活性炭材料の特徴的なピークを明確に示しています[38、39]。ピークの強度と位置は、低度の黒鉛化、結晶構造の規則性、およびK ₂ の形成を明らかにします。 CO ₃ （2 θ =36.52°）中間生成物として[40,41,42]。さらに、得られた特徴的なピークは、ＤＰ－ＡＣの反射面（００２）および（１００）に割り当てることができる。スペクトルの広いピークはアモルファスカーボンを規定し、22°に割り当てられたピークのシャープネスは、高温でのカーボンサンプルの並進秩序の増加を示しています。これらの結果は、合成されたままのAC材料の形成が成功したことを確認しています。

a XRDパターンと b 合成されたままの活性炭のラマンスペクトル

ラマン分析

さらに、この材料は、さまざまな炭素質材料を特性評価するための最も顕著な技術であるラマン分光法によって特性評価されています。 1346 cm ^-1 に位置する活性炭材料のラマンスペクトルで観察される最も強いピークが2つあります。 （Dピーク）および1587 cm ^-1 （Gピーク）図2bに示すように。 Dピークは、活性炭材料の格子欠陥、エッジの欠陥、不明瞭な整列、および対称性の低いグラファイト構造の特徴であり[43]、2番目のピークであるGピークは、C =C伸縮振動の発生を示しています[43]。 10]。さらに、波数2678 cm ^-1 でさらに2つのバンドを示します。 （2D）および2840 cm ^-1 （S3）炭素の倍音のため、数層の炭素材料の存在と活性炭材料のグラファイトの性質を明らかにします[44]。

さらに、黒鉛化の程度は次の式で計算されています

ここで R 、私 _D、 および私 _G 黒鉛化の程度、1346 cm ^-1 に位置するDピークの強度を表します 、および1587 cm ^-1 に配置されたGピークの強度 、 それぞれ。計算後、 R の値 〜0.84であることがわかりました。これは、ある程度の黒鉛化の指標が高いことを示しています[10]。

形態学的特性評価とエネルギー分散型X線（EDX）分析

合成されたままの材料の微細構造の特徴と表面形態を調べるために、図3a、bに示す走査型電子顕微鏡（SEM）画像を分析しました。形態は、合成されたままのDP-ACに大きな不規則な細孔が存在することを示唆しています。表面に不規則で無秩序な細孔構造が発生することは、試薬KOHの激しい攻撃の原因となります。熱分解中に発生するDP-AC細孔は、KOH分子の細孔への拡散を促進し、それによって炭素反応を増加させることにより、活性炭の表面積と細孔容積を高めるために重要です。これにより、ACに追加の細孔が生成されると想定されます。活性炭材料の表面の大きな細孔サイズ構造は、スーパーキャパシタのような電荷蓄積用途に有利でした。さらに、合成されたままの活性炭材料の元素分析（図3c）は、エネルギー分散型X線分光法によって行われ、その中の炭素、酸素、およびカリウム元素の存在を明らかにします。

a SEM画像（バースケール10μm）、 b SEM画像（バースケール2μm）、および c 調製したままのサンプルのEDAXプロファイル

透過型電子顕微鏡（TEM）と粒子サイズ分布

さらに、より多くの構造情報、準備されたサンプルの結晶品質寸法を認証するために、透過型電子顕微鏡法（TEM）が実行されました。 TEM画像は、図4a、bで透明なサイト（黄色で囲まれた）として表示できるいくつかの細孔サイズの構造の存在を推測します。さらに、SAEDパターンは、図4aの挿入図に示すように、活性炭材料のアモルファス性を示しています。

a TEM画像（バースケール100 nm）（挿入図：SAEDパターン）、 b 合成されたままの活性炭材料のさまざまなサイズの多孔質構造（バースケール50 nm）を示すTEM画像

UV-可視光吸収およびFTIR分析

合成されたままの活性炭材料のUV-可視吸収スペクトルが記録されており、図5aに示されています。結合性と反結合性πの間の電子遷移により、264nmに特徴的な吸収ピークがあります。 -軌道。

a UV-可視スペクトルと b Kushaグラス由来の合成されたままの活性炭サンプルのFTIRスペクトル

合成されたままの活性炭材料の表面化学的性質は、FTIR分光法によって分析されており、図5bに示されています。活性炭材料の関連する官能基の詳細を示します。 3115 cm ^-1 での吸収帯の出現 2368.78 cm ^-1 に小さなピークがあります ヒドロキシル官能基の-OH伸縮振動によるもの[10、45、46] _。 1624.63 cm ^-1 のピーク 芳香環の-C =C伸縮に関連している_、 これは、C–H結合が分解して、より高い活性化温度でより安定した–C =C基を形成するために形成される可能性があります[47]。 1459.46、1361.78、1146.88、1010.13、および862.72 cm ^-1 の強い吸収帯 –C–C（–C =Cと結合）、– CH ₃ の存在を確認します 合成されたままの活性炭材料における振動、C–N伸縮、エステルのC–O伸縮モード、および– C–O対称伸縮[39、43、47、48、49]。さらに、706.43 cm ^-1 に強い吸収ピークがあります。 合成されたままのDP-ACでの–C =C曲げの属性。

BET分析

N ₂ 吸着および脱着等温線

炭素材料の多孔性は、合成中に試薬KOHを介して活性化することで生成されています。細孔構造と表面積は、材料のスーパーキャパシターまたはウルトラキャパシター能力の重要な要因と見なされています[11]。合成されたままのDP-ACはN ₂ によって分析されました 細孔構造特性と表面積のBET原理に基づく吸脱着試験。図6aは、K ₂ を介して活性化されたDP-ACの窒素吸着-脱着等温線を示しています。 CO ₃ 。 N ₂ の形 吸脱着等温線は、混合型等温線と見なされます。つまり、等温線IIとIVが含まれます。タイプIとタイプIIの等温線の組み合わせとして想定されるタイプIIの等温線は、ミクロポーラス性の存在を示しています。最初の部分（凹型の形状）は、単分子層が完全に覆われ、多層がさらに吸収されることを示しています[11]。したがって、タイプIIの等温線は、ミクロポーラス構造とミクロポーラス構造の両方で良好な一致を示します。比較的高い圧力では、グラフの取り込みは、ヒステリシスループを持つタイプIVの等温線を顕著に示します。さらに、タイプIVの等温線は、テーパースリット状の細孔内で発生する毛細管凝縮に伴う単層および多層吸着に起因します。さらに、表面積と細孔径は、BET方程式（式7）を使用して評価されています。

ここで（ P / P ₀ ）は相対圧力と Q を表します 、 Q _m 、および C 吸着されたガスの重量、単分子層としての吸着物、およびBET定数をそれぞれ表します。 DET表面積、ミクロおよびメソポア表面積、総ポア体積、ミクロおよびメソポア体積、およびDP-ACの平均細孔径などの表面積パラメーターが推定され、追加ファイル1：補足の表S2に要約されています。情報セクション。

a N ₂ 吸着-脱着分析等温線（挿入図は相対圧力（ P / P ₀ ）対1 / [ Q （ P ₀ / P − 1）]）、 b BJHプロット;活性炭材料の細孔径分布プロット（挿入図は、DP-ACのメソ細孔の存在を示す拡大図を示しています）

DP-ACの細孔径分布

図6a（挿入図）は、吸収量と相対圧力（ P ）の直線を示しています。 / P ₀ ）、これは総表面積の計算によく一致します。図6bは、微分体積に対する細孔径分布を示しています。細孔径分布を調べるために、BJH分析を実施しました。調製した活性炭サンプルの平均細孔径と幅は、それぞれ〜3.3 nmと〜2.3nmであることがわかりました。対応する平均細孔容積は0.126cm ³ です。 g ^-1 。図6b（挿入図）は、DP-ACのBJH微分体積と細孔径の分布の拡大図を示しています。 BET等温線は、表面積が〜738.56 m ² であることを示しています。 g ^-1 、これは、合成されたままのサンプルにメソポアとマクロポアが存在することを推測します。表面積対体積比が高く、メソポアが豊富な材料は、それぞれ十分な電荷蓄積（エネルギー密度）と高速電荷移動速度（電力密度）を刺激し、高度なエネルギー貯蔵で非常に際立っています。

電気化学分析

サイクリックボルタンメトリー（CV）、定電流充放電（GCD）、および電気化学的インピーダンス分光法（EIS）分析は、スーパーキャパシター用のDP-ACの電気化学的性能を観察するために使用されてきました。すべての調査は、電解質溶液として6 MKOHの3電極システムを使用して実行されました。

CVを使用した電気化学的性能評価を図7aに要約します。この図は、10〜200 mV s ^-1 の範囲のさまざまなスキャンレートでのCV曲線を示しています。 0.35 V〜 + 0.45 Vの電位窓内にあり、ACの周期的体積曲線の長方形を示しています。図7bは、電気化学エネルギー貯蔵装置の一般的な特性を示しています。スキャンレートが低いと、スキャンレートが低い場合よりも比容量の値が高くなり、電解質中のイオンが電極のアクセス可能な細孔に拡散し、イオンと電極の細孔との間の良好な相互作用が可能になります。発生する。より高い速度では、ヒドロキシルイオンが電解質から電極表面に移動するためのアクセス性が低いか、時間の利用可能性が低くなり、したがってイオンが比容量を減少させます[50、51]。 10 V s ^-1 で最大比容量を観測しました スキャンレート、スキャンレートは160から10 V s ^-1 に減少します 。高い表面積と高い多孔性は、高い静電容量を保持するために重要な役割を果たします。さらに、CVの閉じた長方形の形状は、マイクロポアとメソポアの体積の組み合わせの最適化、および良好な電気伝導性に起因します。以降、最大比容量 C _SP as〜220.70 F g ^-1 10 mV s ^-1 で検出されました 式を使用して計算されたDP-ACの場合。 1.

a さまざまなスキャンレートでのサイクリックボルタモグラム（CV）、 b CVを介した比容量、 c さまざまな電流密度での定電流充放電曲線 d GCDを介した比容量、 e 合成されたままのDP-AC電極材料の5000サイクルまでのサイクル安定性、電流密度0.7 A g ^-1 での初期および最終サイクル

DP-ACのこれらの優れた性能は、電解質イオンに重要な役割を果たし、急速な電荷の輸送と貯蔵を可能にする多孔質のシート状の構造に起因します。

さらに、電気化学的静電容量とコロンビック効率は、さまざまな電流密度0.7、0.9、1.5、1.8、および2 Aの制御された電流状況で、固定電位窓で定電流充放電技術を採用することにより、電極材料の電気化学的性能から推定されています。 g ^-1 。ほぼ三角形のガルバノメトリックプロファイル（図7c）を表示し、DP-AC電極のEDLC特性を示します。最大 C _SP 218 F g ^-1 と推定されています 電流密度0.7A g ^-1 式からのDP-ACの場合2.図7dは、電流密度による比容量の変化を示しています[52、53、54]。電流密度が徐々に増加するにつれて、比容量はゆっくりと減少します。充電電流が速くなると、電解質イオンが電極材料の対応する細孔に急速に拡散することが困難になることが知られている。さらに、材料のサイクル安定性はスーパーキャパシタの実際の使用にとって重要なパラメータであるため、DP-AC電極材料のサイクル性が実行されました。図7eは、初期比容量の〜88％が保持されていることを示しており、5000サイクル後もほとんど劣化することなく急速充電および急速放電が可能であることを示しています[50、53、54]。材料。

実生活でのエネルギー貯蔵用途向けの合成されたままのDP-AC材料の性能をさらに検証するために、エネルギーと電力密度は2つの重要なパラメーターと見なされ、式（1）を使用して充電/放電プロファイルから推定されます。 3および4。最大エネルギー密度は19.3Wh kg ^-1 です。 277 W kg ^-1 の適度に良好な電力密度 − 0.35 V〜 + 0.45 Vの範囲で評価され、図8aに示されています。このように、Ragoneプロットに従って、エネルギー密度が向上し、電力密度を損なうことなく実際に使用できるスーパーキャパシタを開発しました。また、注目に値する C _SP 広い電位窓で、合成されたままのDP-ACのエネルギー密度が十分に増加していることを示しています。スーパーキャパシタの性能に関連するいくつかの拡張計算が推定され、追加ファイル1：Table.S1に表示されます。

a Ragone plot for the GCD capacitor and b Nyquist plot of impedance for as-synthesized DP-AC

Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) technique has been adopted to investigate the interfacial properties such as capacitive and resistive characters of the as-synthesized material at the electrode–electrolyte interface [52] through Nyquist plot (Fig. 8b) and Bode plot (Additional file 1:Fig.S1). Fig. 8b illustrates the Nyquist plot between – Z” (imaginary part) and Z’ (real part) measured in the frequency range of 0.01 Hz to 0.1 GHz at an AC amplitude of 5 mV in the open circuit potential. It shows electric resistance of 1.58 Ω along a small diameter of semicircle confirming high conductivity and low internal resistance. The intersection between the curve and horizontal axis represents the total electric resistance of the device. The diameter of the semicircle at high frequency owes to the charge transfer resistance between electrode material and electrolyte, and tail slope at low frequency attributes to the ionic diffusion rate in the electrolyte [55,56,57]. Therefore, an electrode with as-synthesized DP-AC suits well for supercapacitor applications.

結論

In summary, a very new facile and low-cost synthesis strategy has been illustrated in the present study for the development of activated carbon material with well-developed pores and high surface area from a natural precursor Kusha grass. It demonstrates a sustainable, eco-friendly, easy-to-employ, without any complex post-synthesis procedure for the energy storage application like a supercapacitor. The fabricated DP-AC with excellent properties has been used as an electrode material for electrochemical supercapacitors. The route enables a bit of modification of the electrode system with a loading of 1 × 10 ⁻⁵  g DP-AC sample and exhibits a significantly high collector current–mass ratio. The highest specific capacitance has been observed with the CV technique as 220.70 F g ⁻¹ and with GCD as 218 F g ⁻¹ in a wide operating potential window, which is comparably higher than reported works on the ground of green synthesis (Table 1). The fabricated supercapacitor shows a good energy density and power density as 19.3 Wh kg ⁻¹ and 277.92 W kg ⁻¹ , respectively, and good retention in capacitance at remarkably higher charging/discharging rates with excellent cycling stability. Henceforth, bio-waste Kusha grass-derived activated carbon (DP-AC) with optimal electrochemical performance can be explored successfully at a real scale, and electrochemical electrical energy store devices with Kusha grass-based AC material may be realized in a short period.

データと資料の可用性

The used datasheets and materials are available from the corresponding authors on reasonable request.

略語

DP:

Desmostachya bipinnata

AC：

活性炭

KOH：

水酸化カリウム

GCE：

ガラス状炭素電極

XRD：

X-ray powder diffraction

TEM：

透過型電子顕微鏡

SEM：

走査型電子顕微鏡

EDAX:

エネルギー分散型X線分光法

FTIR：

フーリエ変換赤外分光法

ベット：

ブルナウアー–エメット–テラー

CV：

サイクリックボルタンメトリー

GCD：

Galvanostatic charge–discharge

EIS：

電気化学インピーダンス分光法