高性能スーパーキャパシタ応用のためのバインダーレス電極としてのZnOナノロッド機能化カーボンフォームの簡便合成

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:Novel electrode material results that may inspire further work in sustainable energy storage.

現代社会は、化石燃料の枯渇、環境悪化、地球規模の気候変動など、深刻なエネルギー課題に直面している。これらの差し迫った問題は、持続可能なエネルギー貯蔵および変換技術の緊急の必要性を浮き彫りにしている。この文脈において、ZnOナノロッド（NRs）で機能化されたカーボンフォーム（CF）は大きな可能性を示している。カーボンフォームを製造するために、ポリウレタン（PU）フォームテンプレートを炭素源としてのフェノール樹脂とともに使用した。構造は酸化によって安定化させた後、窒素雰囲気下1000 °Cで焼結した。ZnO NRsはその後、in situ水熱法を用いてCF上に成長させ、その担持濃度は0〜10 wt%の範囲とした。ZnO NRs機能化CFの構造および形態特性は、XRD、SEM、ラマン分光法を用いて分析した。SEMの結果は、ZnOがCF表面全体に均一に分布していることを明らかにした。ZnO NRs機能化CFに基づくバインダーフリー電極の電気化学特性は、サイクリックボルタンメトリー（CV）、電気化学インピーダンス分光法（EIS）、およびガルバノスタティック充放電（GCD）測定を用いて系統的に検討した。三電極システムにおいて、10 wt% ZnO NRsで機能化されたCF電極は、5 mV s −1 の走査速度で360 F g −1 という顕著な比容量を示した。さらに、10 wt% ZnO NRs機能化CFを正極、未修飾CFを負極とする非対称スーパーキャパシタデバイスを組み立てた（CF-ZnO-10//CFと表記）。このデバイスは優れた電気化学性能を示し、0.5 A g −1 の電流密度で272 F g −1 の比容量、ならびに38 Wh kg −1 のエネルギー密度と125 W kg −1 の出力密度を達成した。これらの結果は、次世代スーパーキャパシタ応用のための高性能バインダーフリー電極材料としてのZnO NRs機能化CFの強い可能性を裏付けている。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

Modern society faces serious energy challenges, including the depletion of fossil fuels, environmental degradation, and global climate change. These pressing issues underscore the urgent need for sustainable energy storage and conversion technologies. In this context, carbon foam (CF) functionalized with ZnO nanorods (NRs) shows significant promise. To fabricate the carbon foam, a polyurethane (PU) foam template was used along with phenolic resin as the carbon source. The structure was stabilized by oxidation and then sintered at 1000 °C under a nitrogen atmosphere. ZnO NRs were subsequently grown on the CF using an in situ hydrothermal method, with loading concentrations ranging from 0 to 10 wt%. The structural and morphological characteristics of the ZnO NRs-functionalized CFs were analysed using XRD, SEM, and Raman spectroscopy. The SEM results revealed that ZnO were uniformly distributed across the CF surface. The electrochemical characteristics of binder-free electrodes based on ZnO NRs-functionalized CFs were systematically examined using cyclic voltammetry (CV), electrochemical impedance spectroscopy (EIS), and galvanostatic charge–discharge (GCD) measurements. In a three-electrode system, the CF electrode functionalized with 10 wt% ZnO NRs exhibited a remarkable specific capacitance of 360 F g −1 at a scan rate of 5 mV s −1 . Furthermore, an asymmetric supercapacitor device was assembled using the 10 wt% ZnO NRs-functionalized CF as the positive electrode and pristine CF as the negative electrode (denoted as CF-ZnO-10//CF). This device demonstrated excellent electrochemical performance, delivering a specific capacitance of 272 F g −1 at a current density of 0.5 A g −1 , together with an energy density of 38 Wh kg −1 and a power density of 125 W kg −1 . These results confirm the strong potential of ZnO NRs functionalized CF as a high-performance, binder-free electrode material for next-generation supercapacitor applications.

• openalex https://doi.org/10.1016/j.nxmate.2026.102595first seen 2026-07-16 05:25:37