导语
面对全球可持续储能器件的迫切需求，山西大学韩高义教授、朱胜副教授与苏州大学倪江锋教授团队在中科院一区TOP期刊《Chinese Chemical Letters》（2025年影响因子8.9）上发表创新研究成果。该研究通过熔盐辅助焦耳加热技术，在850°C下仅用8秒成功将廉价沥青转化为高性能多孔碳，攻克了传统方法能耗高、污染重、孔结构调控难的技术瓶颈。所制备材料比电容高达362.9 F/g，组装的超级电容器能量密度达26.7 Wh/kg，性能较传统材料提升3倍，为碳材料绿色制造与储能器件升级提供了颠覆性解决方案。
🔍 研究亮点
秒级合成技术：熔盐焦耳加热在8秒内完成碳化与活化，较传统2小时热解工艺效率提升900倍
卓越电化学性能：比电容达362.9 F/g，能量密度26.7 Wh/kg，循环10,000次容量保持率>85%
绿色制备工艺：摒弃强酸氧化剂，采用KCl/K₂CO₃二元熔盐体系，实现零污染合成
精准结构调控：构建高比表面积（1017.5 m²/g）多级孔结构，微孔占比>70%
📊 图文解析
图1 合成路线设计与热分析
图1a对比了JPC（焦耳加热）、FPC（闪速加热）和PPC（传统热解）三种制备路线。图1b-d的温度-时间曲线清晰显示，传统热解需2小时，而焦耳加热仅用8秒即达850°C，升温速率达567 K/s，展现了超高效合成优势。
图2 微观形貌与孔结构
SEM图像（图2a-c）显示JPC具有均匀的片状多孔结构，TEM（图2d）进一步证实其发达的多孔网络。BET分析（图2e-f）揭示JPC具备高比表面积（1017.5 m²/g）和优化的微孔-介孔协同系统，为离子传输提供理想通道。
图3 材料结构与组成
拉曼光谱（图3a）中JPC的ID/IG=1.78，表明其具有高密度碳缺陷。XRD（图3b）显示（002）晶面间距扩大，利于离子嵌入。XPS分析（图3f）证实JPC具有高sp³/sp²比率，这些结构特性共同促进了电荷存储与传输。
图4 电化学性能全面评估
在6 M KOH电解液中，JPC比电容达362.9 F/g（图4a）。组装的对称超级电容器在17 M NaClO₄中工作电压达2.3 V，能量密度为26.7 Wh/kg（图4h），并展现优异循环稳定性（图4i），性能指标居同类材料前列。
⚙️ 技术支撑
熔盐焦耳加热系统：集成二元熔盐介质与精确控温，实现秒级超快速合成
多尺度表征平台：结合SEM、TEM、BET、XPS等先进手段，全面解析材料构效关系
电化学评估体系：采用三电极系统与对称电容器构型，准确评估储能性能
理论分析模型：通过EIS和DRT分析，揭示离子传输动力学机制
💎 总结与展望
本研究通过熔盐辅助焦耳加热技术，实现了沥青向高性能多孔碳的绿色、超快速转化，在合成效率与材料性能上取得双重突破。该技术不仅将反应时间从小时级缩短至秒级，更通过精准结构调控获得了兼具高比表面积与优化孔道的多孔碳材料。未来，通过探索该合成方法在不同前驱体中的普适性，并拓展其在锂硫电池、电催化等能源转换与存储领域的应用，有望推动碳材料制造技术的绿色变革与产业升级。
文献信息
Zhipeng Wang, Zhengxun Ma, Jintao Huang, Shuhao Zhang, Jiangfeng Ni, Gaoyi Han, Sheng Zhu.
Rapid Joule heating transforms asphalt into high-value porous carbon for enhanced capacitive energy storage,
Chinese Chemical Letters, 2025, 112120, ISSN 1001-8417.
https://doi.org/10.1016/j.cclet.2025.112120
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