（高分子化学与物理专业论文）聚苯乙烯基层次孔炭材料的免模板法制备及其储电性能的研究.pdf

聚苯乙烯基层次孑l 炭材料的免模板法制备 及其储电性能的研究 专业：高分子化学与物理 博士生：邹冲 导师：符若文 摘要 层次孔炭材料( h p c s ) 具有独特的纳米结构层次性，各孔径纳米结构协同 作用：大孔提供活性物质储存场所，起降低扩散阻力作用；中孔起传输通道作用； 高比表面积的微孑l s d 或中孔提供活性中心分散作用。因此，这种新型的纳米结 构炭材料在催化、吸附、分离和能量储存等领域具有重要的应用。目前的层次孔 炭材料大部分都是利用硬模板法、硬模板软模板法或模板活化法制备，这些制 备方法带有不可避免的限制性，比如特定纳米结构或分子结构的模板价格昂贵、 制备困难，硬模板洗除和或活化步骤的繁琐以及相应的h f 、金属环境污染和能 源浪费问题，与其它多孔炭材料相比，性价比严重制约了h p c s 的商业应用， h p c s 的免模板制备方法是目前研究中急需解决的问题。 本论文以线性p s 为原料，无水三氯化铝为f r i e d e l c r a t t s 反应催化剂，四氯 化碳为溶剂和交联剂，在p s 分子链苯环间引入羰基交联桥来提供足够的交联强 度和适量氧元素，实现聚苯乙烯基层次孔材料( h p p ) 凝胶骨架的可成炭性及层 次孔结构可继承性，从而得到新型结构免模板制备的聚苯乙烯基层次孔炭材料 ( h p c ) 。 本论文紧紧围绕( i ) 羰基交联桥的聚苯乙烯基层次孔材料( h p p ) 及其炭 材料h p c 的可控制备；( 2 ) 羰基交联桥促进h p p 炭化过程中层次孔纳米结构 可继承的作用机理这两个关键问题而展开。采用f t i r 、x p s 、c n m r 、t g a 、 t g i r 、n 2 吸附脱附法、s e m 、t e m 、粒度分析等现代表征手段对h p c 可控制 备理论和羰基交联桥作用机理进行了深入研究，并利用电化学工作站现代分析手 段对h p c 在超级电容器中的应用进行了探索，由此，揭示了层次孔结构在电荷 存储和释放过程中的作用机制及其协同效应规律，得到如下研究成果： 1 聚苯乙烯多孔树脂的f r i e d e l c r a f t s 后交联制备h p c 利用f r i e d e l c r a f t 后交联法，在商品化聚苯乙烯多孔吸附树脂( h 1 0 3 ) 凝胶 网络中引入羰基交联桥，发现羰基交联桥对后交联聚苯乙烯多孔吸附树脂炭化过 程中纳米结构继承性有促进作用，验证了本论文设计思路的可行性。然而由于后 交联方法存在活性点少和位阻大的弊端，这种纳米结构继承性还有待于进一步提 高，因而提出以线性聚苯乙烯f r i e d e l c r a f t s 交联法制备羰基交联桥的h p p 来改 釜 口0 2 线性聚苯乙烯f r i e d e l c r a f t s 交联法制备聚苯乙烯基层次孔材料 ( h p p ) 线性p s ( p s s 2 5 ) 可以通过f r i e d e l c r a f t s 交联法，以无水三氯化铝为催化剂， 四氯化碳为溶剂和交联剂，制备得到聚苯乙烯基层次孔材料( h p p ) 。h p p 材料层 次孔结构具体为：纳米聚苯乙烯胶元颗粒三维空间堆叠形成网络结构，其紧密和 疏松堆叠分别形成中孔和大孔，胶元颗粒内部分子链的交联和缠结形成微孔。 f r i e d e l c r a f t s 反应条件，如反应时间、催化剂种类及用量、溶剂、p s 浓度 等对h p p 凝胶交联程度、形貌和纳米孔结构有影响。h p p 的微孔与交联程度直 接相关，h p p 的外部孔( 中孔和大t l ) 与胶元颗粒刚性、胶元颗粒间的结合力、 胶元颗粒大小相关，本文提出凝胶生长过程模型：线性p s 交联生成交联p s 链 束核；链束核之间以及其与线性p s 之间继续发生交联而生长成溶胶胶元颗粒； 胶元颗粒间发生交联和缠结作用发生堆叠，实现凝胶化。 优化的h p p 材料制备条件为：p s 浓度5 9 2 0 0 m l ，催化剂a i c l 3 用量1 2 9 2 0 0 m l ， 反应温度7 5 c ，c c l 4 为溶剂和交联剂，反应时间4 8 h ，得到h p p t - 7 5 c 样品的 s b e t 和s 。) d 分别为6 4 2m e g 和14 0 5 m 2 g ，v t 0 诅i 和v e x t 分别为0 8 7c m 3 g 矛 0 7 7 c m 3 g ， 样品呈典型的层次孔结构特征。 3 聚苯乙烯基层次孔炭材料( h p c ) 的可控制备 t t h p p 经炭化过程，可以得到层次孔继承性良好的h p c ，发现h p c 的层次孔 结构中的微孔来源于对h p p 原有微孔的继承和炭化过程中小分子逸出的成孔作 用，而外部孔来源于对h p p 的继承。 研究表明，h p c 的层次孔结构与前躯体的凝胶交联结构密切相关，h p p 交 联程度越大，h p c 的层次孔结构继承性越好，由此可通过控制制备条件得到预 期结构的h p p ，从而实现h p c 的可控制备。并发现催化剂用量对h p c 的层次孔 结构的继承性起关键作用，通过高催化剂用量制备得到的h p p 有更多的羰基交 联桥和酯基结构，氧元素含量的增多有利于前躯体的层次孔结构在炭化过程中更 好地得到继承。层次孔继承性较好的h p c t - 7 5 样品的s b e t 和s 。蛆分别为 6 7 9 m 2 g 和2 8 9 m 2 g ，v t o 诅i 和v e x l 分别为0 6 6c m 3 g 和0 4 8 c m 3 g 。 4 h p c 的炭化过程及羰基交联桥在构筑聚苯乙烯基纳米炭结构中的 关键作用 t g i r 研究表明，h p p 的的炭化历程分为4 个阶段：( 1 ) 室温3 0 0 低温非 裂解段，失重率为3 ；( 2 ) 3 0 0 5 0 0 快速裂解段，热失重率为4 7 ；( 3 ) 5 0 0 7 0 0 慢速裂解段，失重率为1 2 ；( 4 ) 7 0 0 9 0 0 微晶碳重排段，失重率为2 。 为了研究羰基交联桥在炭化过程中的作用，本文利用黄鸣龙还原反应，将羰 基交联桥还原为亚甲基交联桥。发现还原后前驱体的层次孔结构基本保持，但炭 化时含亚甲基交联桥的前驱体炭化后网络骨架塌陷严重，外部孔结构基本消失， 而含羰基交联桥的层次孔前驱体炭化后其纳米层次孔结构可以得到良好继承，由 此揭示了羰基交联桥是层次孔结构在炭化过程中得到有效继承的决定性因素。 5 聚苯乙烯基层次孔炭材料储电性能的研究 电化学测试表明，h p c 具有优异的储电性能。在扫描速率高达5 0 0m v s 时， h p c 炭电极材料的c m 仍有1 3 1 f g ，为5 m v s 时的5 9 ，而同等条件下商用超级 电容器专用活性炭a c f j 和s a c s h 的保持率分别只有1 9 和7 ：与此同时， h p c 的电化学活性表面也远高于商用活性炭，在5 m v s 时h p c 电极的c c d l2 6 6 a f c m 2 ，远高于a c f j 的1 0 4 比f m ，s a c s h 的9 8 7 a f c m 2 。 通过研究h p c 与a c f j 、s a c s h 的纳米结构储电性能关系，证实了层次 i l l 孔结构炭材料电荷储存和释放过程中，大、中孔赋予了优异的离子扩散和传输能 力，相互连通的微孔增加了电荷的存储能力，因此h p c 有望用作高功率密度高 能量密度的超级电容器电极材料。进一步研究电化学性能对层次孔结构的依赖 性，揭示了在一定范围内，外部孑l l i ：例越高，大孔和中孔提供的离子扩散传输 功能的作用越大。 关键词：聚苯乙烯基层次孔炭材料，免模板法，f r i e d e l c r a f t s 交联反应，羰基 交联桥，储电性能 i v t e m p l a t e - f r e ef a b r i c a t i o no f h i e r a r c h i c a lp o r o u s c a r b o nf r o mp o l y s t y r e n ea n di t se l e c t r o c h e m i c a l c a p a c i t i v ep r o p e r t y m a j o r ：p o l y m e rc h e m i s t r y & p h y s i c s p h d c a n d i d a t e ：z o uc h o n g s u p e r v i s o r ：p r o f f ur u o w e n a bs t r a c t h i e r a r c h i c a lp o r o u sc a r b o n s ( h p c s ) h a v ea t t r a c t e dg r e a tr e s e a r c hi n t e r e s tb e c a u s e t h e yh a v eau n i q u en a n o p o r o u sh i e r a r c h y , w h i c hc a ns i m u l t a n e o u s l ya c h i e v et h e m i n i m i z e dd i f f u s i v er e s i s t a n c et om a s st r a n s p o r tf r o mm a c r o p o r e s ，f a s tt r a n s p o r t p a t h w a y sf r o mm e s o p o r e sa n dt h eh i g hs u r f a c ea r e af o ra c t i v es i t ed i s p e r s i o nf r o m m i c r o p o r e sa n d o rm e s o p o r e s w i t h o u td o u b t ，s u c han o v e lt y p eo fn a n o s t r u c t u r e d c a r b o n sw i l lh a v ee n h a n c e dp e r f o r m a n c e si nc a t a l y s i s ，e n e r g ys t o r a g e ，a d s o r p t i o n , s e p a r a t i o n , e t c u pt on o w , h p c sa r eg e n e r a l l yp r e p a r e db yh a r d 一s o f t - t e m p l a t i n g a p p r o a c h e s h o w e v e r , t h e s es t r a t e g i e sn e c e s s a r i l yu s e dac e a a i n o ft e m p l a t e s ， a l t h o u g ht h e yh a v ea c h i e v e dg r e a ts u c c e s si np r e p a r i n gv a r i o u sh p c sw i t hp r e c i s e m i c r o s t r u c t u r e s t h i si n e v i t a b l yc a u s e ss o m el i m i t a t i o n s ，f o re x a m p l e ，t h ep r o c e d u r e i st e d i o u sa n dt i m e - c o n s u m i n gd u et of a b r i c a t i o no fs o m et e m p l a t e sw i t has p e c i a l n a n o s t r u c t u r ea n d o rr e m o v a lo fh a r d t e m p l a t e s ，a n dt h eu s e dt e m p l a t e s ，e s p e c i a l l y s o f t t e m p l a t e s ，a r eu s u a l l ye x p e n s i v e t h e s e l i m i t a t i o n si m p a r tt oh p c sa n u n c o m p e t i t i v ep r i c e - - t o - - p e r f o r m a n c er a t i oa sc o m p a r e dw i t ho t h e rm a t e r i a l sf o ra n y g i v e na p p l i c a t i o n , a n dt h u sl i m i t t h e i rc o m m e r c i a lv i a b i l i t y t h e r e f o r e ，e x p l o r i n ga n e w t e m p l a t e f r e ep r e p a r a t i o nm e t h o di su r g e n t l yn e e d e di nt h es t u d yo f h p c s v w er e p o r th e r e i nt h et e m p l a t e f r e ef a b r i c a t i o no fan o v e lt y p eo fh p c sb y c o n s t r u c t i n gc a r b o n y l ( - c o ) c r o s s l i n k i n gb r i d g e sb e t w e e np o l y s t y r e n ec h a i n sw i t h l i n e a rp o l y s t y r e n er e s i n ( p s ) a sr a wm a t e r i a l ，a n h y d r o u sa h m i n i u mc h l o r i d e ( a i c l 3 ) a sf r i e d e l - c r a f t sc a t a l y s t ，a n dc a r b o nt e t r a c h l o r i d e ( c c h ) a sc r o s s l i n k e ra n ds o l v e n t s u c hb r i d g e sc a np r o v i d es i m u l t a n e o u s l yb o t hah i g hc r o s s l i n k i n gd e n s i t ya n da n a m o u n to fo x y g e na t o m st oh i e r a r c h i c a lp o r o u sp o l y s t y r e n em a t e r i a l s ，a n dt h u s a c h i e v et h e c a r b o n i z a b i l i t y o fc r o s s l i n k i n g p o l y s t y r e n e f r a m e w o r ka n dt h e i n h e r i t a b i l i t yo fh i e r a r c h i c a ln a n o p o r o u ss t r u c t u r e o u rs t u d yf o c u s e do nm a i n l yt w op a r t s ：( 1 ) c o n t r o l l a b l ep r e p a r a t i o no fh i e r a r c h i c a l p o r o u sp o l y s t y r e n e ( h p p ) a n di t sc a r b o nm a t e r i a l ( h p c ) ；( 2 ) f u n c t i o nm e c h a n i s mo f - c o - - b r i d g e sc o n t r i b u t i n gt oi n h e r i t a b i l i t yo fh i e r a r c h i c a ln a n o p o r o u ss t r u c t u r ei n p r o c e s so fc a r b o n i z a t i o nb ym e a n so ff t i r , x p s ，”c n m r , t g a ，t g i r ，n 2 a d s o r p t i o n , s e m ，t e m ，p a r t i c l es i z ea n a l y s i sa n ds o o n o nt h eo t h e rh a n d ， e l e c t r o c h e m i c a lw o r k s t a t i o nw a su s e dt os t u d yt h ee l e c t r o c h e m i c a lc a p a c i t i v ep r o p e r t y o ft h eh p c ，a n dt h e nt h ei o nd i f f u s i o n t r a n s p o r ta n dt h ec h a r g es t o r a g em e c h a n i s mi n t h eh i e r a r c h i c a lp o r o u ss t r u c t u r ew a sc l a r i f i e d t h er e s e a r c hr e s u l t sw e r es h o w e da s f o l l o w s ： 1 p r e p a r a t i o n o fh i e r a r c h i c a l p o r o u s c a r b o nf r o m p o r o u s p o l y s t y r e n er e s i nt h r o u g hf r i e d e l - c r a f t sp o s t c r o s s l i n k i n gr e a c t i o n c a r b o n y l ( - c o - ) c r o s s l i n k i n gb r i d g e sw e r e i n t r o d u c e di n t of r a m e w o r k so f c o m m e r c i a lp o r o u sp 0 1 ) s t y r e n ea d s o r p t i o nr e s i n ( h10 3 ) b yp o s t c r o s s l i n k i n gm e t h o d v af r i e d e l - c r a f t sr e a c t i o n i tw a sf o u n dt h a t - c o c m s s l i n k i n gb r i d g e sc o n t r i b u t e d m u c ht ot h ei n h e r i t a b i l i t yo fh i e r a r c h i c a ln a n o p o r o u ss t r u c t u r e ，w h i c hp r o v e dt h e f e a s i b i l i t yo fo u rr e s e a r c h b e c a u s eo ff e wa c t i v a t i n gp o i n t sb yp o s t - c r o s s l i n k i n ga n d b u l k i n e s ss t e r i ch i n d r a n c e ，t h ei n h e r i t a b i l i t yn e e d e dt ob ei m p r o v e d ，t h e r e f o r e ， o n e s t e pt e c h n i q u ei n v o l v i n gt h ec o n s t r u c t i o no f c o - c r o s s l i n k i n gb r i d g e sb y f r i e d e l c r a f t sr e a c t i o nw i t hl i n e rp sa sr a wm a t e r i a lw a sp u tf o r w a r d 2 c o n t r o l l a b l ep r e p a r a t i o no fh p pf r o ml i n e a rp o l y s t y r e n e t h r o u g hf r i e d e l - c r a f t sc r o s s l i n k i n gr e a c t i o n h i a r a r c h i c a lp o r o u sp o l y s t y r e n e ( h p p ) w a so b t a i n e db yf r i e d e l c r a f t sc r o s s l i n k i n g r e a c t i o nw i t hl i n e a rp o l y s t y r e n e ( p 8 5 2 5 ) a sr a wm a t e r i a l ，a i c l aa sc a t a l y s t ，c c ha s c r o s s l i n k e ra n ds l o v e n t t h ef o r m a t i o no ft h eh i e r a r c h i c a ln a n o p o r o u ss t u c t u r eo fh p p i sp r o p o s e da sf o l l o w s ：c r o s s l i n k i n gp o l y s t y r e n en a n o p a r t i c l e ss t a c ke a c ho t h e ri n t o g r a p e l i k ea g g r e g a t e sa n dt h e s ea g g r e g a t e si n t e r c o n n e c ti nd i f f e r e n td i r e c t i o n si n t oa t h r e e d i m e n s i o n a ln e t w o r k ，f u t h e r m o r e ，t h ec o m p a c ta n dl o o s ea g g r e g a t i o no ft h e s e n a n o p a r t i c l e sl e a d st o t h ef o r m a t i o no fa na b u n d a n tn u m b e ro fm e s o p o r e sa n d m a c r o p o r e s ，r e s p e c t i v e l ya n dt h e r ea r en u m e r o u sm i c r o p o r e sa m o n gt h ec r o s s l i n k i n g p o l y s t y r e n ec h a i n si n s i d et h en e t w o r kn a n o p a r t i c l e s t h ec r o s s l i n k i n gd e g r e e ，t e x t u r ea n dp o r es t r u c t u r eo fh p pw e r ea f f e c t e db y f r i e d e l c r a f t sr e a c t i o nc o n d i t i o n s ，s u c ha sr e a c t i o nt i m e ，k i n da n da m o u n to fc a t a l y s t ， s o l v e n t ，p o l y s t y r e n ec o n c e n t r a t i o n i tw a sf o u n dt h a tt h em i c r o p o r es t r u c t u r ew a s d e t e r m i n e db yc r o s s l i n k i n gd e g r e ea n dt h ee x t e r n a l ( m e s o p o r ea n dm a c r o p o r e ) s t r u c t u r ew a sr e l a t e dt ot h er i g i d i t y ，s i z eo fc r o s s l i n k e dp sn a n o p o r e sa n dj u n c t i o n c a p a b i l i t ya m o n ge a c ho t h e r t h eg r o w t hp r o c e s so fh p pw a sp r o p o s e d a s ： c r o s s l i n k e dp o l y s t y r e n ec o r e sw e r eg e n e r a t e df r o ml i n e rp sv ac r o s s l i n k i n gr e a c t i o n ； c r o s s l i n k e dp o l y s t y r e n en a n o p a r t i c l e sw e r eo b t a i n e df r o mc o n t i n u e dc r o s s l i n k i n g a m o n gc o r e sa n dc r o s s l i n k i n gb e t w e e nc o r e sa n dl i n e rp o l y s t y r e n e ，a n dt h e nh p pg e l w a s g a i n e dw i t ht h ea g g r e g a t i o no f t h o s en a n o p a r t i c l e sv ac r o s s l i n k i n ga n dt a n g l e o p t i u mp r e p a r a t i o nc o n d i t i o n so fh p pw e r ea sf o l l o w s ：p o l y s t y r e n ec o n c e n t r a t i o n ： 5 9 2 0 0 m l ；c a t a l y s ta m o u n t ：a 1 c 1 31 2 9 2 0 0 m l ；r e a c t i o nt e m p e r a t u r e ：7 5 。c ；s o l v e n ta n d c r o s s l i n k e r ：c c h ；r e a c t i o nt i m e ：4 8 h t h ea s p r e p a r e dh p p t - 7 5 0 cs a m p l eh a st y p i c a l h i e r a r c h i c a lp o r o u ss t r u c t u r e ：t h eb e ts u r f a c ea r e a ( s b e t ) a n de x t e r n a ls u r f a c ea r e a ( s e x t ) i s6 4 2m 2 ga n d4 0 5m 2 g ，r e s p e c t i v e l y t h et o t a lp o r ev o l u m e ( v t o t a oa n d e x t e r n a lp o r ev o l u m e ( v e x t ) i s0 8 7 c m 3 ga n d0 7 7 c m 3 g ，r e s p e c t i v e l y 3 c o n t r o l l a b l ep r e p a r a t i o no fh p c v i i t h ea s - p r e p a r e dh p pw i t h _ c o - c r o s s l i n k i n gb r i d g e sw a sc a r b o n i z e dd i r e c t l yt h u s o b t a i n i n gt h eh i e r a r c h i c a lp o r o u sc a r b o n ( h p c ) o w n i n gt ot h ee m i s s i o no fm a n y n o n - c a r b o ne l e m e n t sa n dc a r b o n - c o n t a i n i n gc o m p o u n d sd u r i n gp y r o l y s i s ，t h e r ei sa n o b v i o u si n c r e m e n to fm i c r o p o r es u r f a c ea r e a ( s m j c ) a f t e rc a r b o n i z a t i o na n dag o o d i n h e r i t a b i l i t yo fe x t e r n a lp o r o u ss t r u c t u r e w ef o u n dt h a tt h eh i e r a r c h i c a lp o r o u ss t r u c t u r eo fh p cr e l a t e dw i t ht h a to fh p p c l o s e l y t h eh i g h e rc r o s s l i n k i n gd e g r e eo fh p pg u a r a n t e e st h eb e t t e ri n h e r i t a b i l i t yo f p o r o u ss t r u c t u r e w ec a l lr e a l i z et h ec o n t r o lo fc o n s t r u c t i n gd i f f e r e n tp o r o u ss t r u c t u r e o fh p cb ys y n t h e s i z i n gt h ec o r r e s p o n d i n gh p p t h em a s so ft h ec a t a l y s ti st h em o s t i m p o r t a n tf o rt h ei n h e r i t a b i l i t y t h ea m o u n to fo x y g e n , w h i c hr e l a t e dw i t ht h em a s so f t h ec a t a l y s tc l o s e l y ，p l a yad e c i s i v er o l ei no b t a i n i n gt h eh p c su n i q u eh i e r a r c h i c a l m i c r o s t r u c t u r ew i t hc o n t r o l l a b l ei n t e r c o n n e c t e dm i c r o 一，m e s o a n dm a c r o p o r e s t h e s b e ta n ds e x to fh p c t e m - 7 5 。ci s6 7 9m 2 ga n d2 8 9m 2 g ，r e s p e c t i v e l y v t o 诅la n d e x t e r n a lp o r ev o l u m ev e x ti so 6 6c m 3 ga n d0 4 8c m 3 g ，r e s p e c t i v e l y 4 s t u d i e so nc a r b o n i z a t i o np r o c e s so fh p ca n dt h ek e ye f f e c to f c a r b o n y lc r o s s l i n k i n gb r i d g e o nt h ec o n s t r u c t i o no fs t y r e n e - b a s e n a n o c a r b o nm a t e r i a l s 。i g - i rr e s u l t ss h o w e dt h a tt h ec a r b o n i z a t i o np r o c e s so fh p cc a l lb ed i v i d e di n t o f o u rs t a g e si l o w - t e m p e r a t u r e dn o n - c r a c k i n gs t a g ew i t haw e i g h tl o s sr a t eo f3 f r o mr o o mt e m p e r a t u r et o3 0 0 0 c i i q u i c kc r a c k i n gs t a g ew i t haw e i g h tl o s sr a t eo f 4 7 f r o m3 0 0 0 ct o5 0 0 0 c i i i s l o wc r a c k i n gs t a g ew i t haw e i g h tl o s sr a t eo f12 f i o m5 0 0 0 ct o7 0 0 0 c i v r e a r r a n g e m e n to fm i c r o l i t i cc a r b o ns t a g ew i t haw e i g h tl o s s r a t eo f2 f r o m7 0 0 0 ct o9 0 0 0 c i no r d e rt oi n v e s t i g a t et h ec a r b o n i z a t i o nm e c h a n i s mo fc a r b o n y lc r o s s l i n k i n gb r i d g e i ns t y r e n e - b a s el l a n o - c a r b o nm a t e r i a l s ，w er e d u c e dt h e c o - c r o s s l i n k i n gb r i d g e st o c h 2 一c r o s s l i n k i n gb r i d g e sb yu n d e r g o i n gh u a n gm i n l o n gr e a c t i o n a l t h o u g ht h e h i e r a r c h i c a lp o r o u ss t r u c t u r eb a s i c a l l yr e m a i n su n c h a n g e da f t e rr e d u c t i o n , i tw a s f o u n dt h a th i e r a r c h i c a lp o r o u ss t r u c t u r eo ft h e 肿ps a m p l ew i t h - c o c r o s s l i n k i n g v i i i b r i d g e sw a si n h e r i t e dw e l la f t e rc a r b o n i z a t i o n ，h o w e v e r , t h ee x t e r n a lp o r o u ss t r u c t u r e o fh p p r e d u c t i o ns a m p l ew i t h - c h 2 - c r o s s l i n k i n gb r i d g e st h o r o u g h l yd i s a p p e a r e d ， i n d i c a t i n gt h a tt h e - c o - c r o s s l i n k i n gb r i d g e si n d e e dp l a yad e c i s i v er o l ei na c h i e v i n g t h eg o o dt e x t u r ei n h e r i t a b i l i t yd u r i n gc a r b o n i z a t i o n 5 s t u d i e so nt h ee l e c t r o c h e m i c a lp e r f o r m a n c eo fh p c a sd e m o n s t r a t e db yt h ee l e c t r o c h e m i c a lp e r f o r m a n c e s ，t h eh p ch ol d sag r e a t p o t e n t i a l f o rh i g h - p e r f o r m a n c ee l e c t r o d eo fs u p e r c a p a c i t o r s f o re x a m p l e ，a ta n e x t r e m e l yh i g hs w e e pr a t eo f5 0 0m v s ，t h ec a p a c i t a n c eo fh p c i ss t i l la sh i g ha s131 f g ，w h i c h i s 5 9 c o m p a r e dw i t h t h a ta t5m v s h o w e v e r , u n d e rt h es a m e c i r c u m s t a n c e ，t h er e t e n t i o nr a t i oi s 19 a n d7 f o rt h ec o m m e r c i a la v a i l a b l e a c t i v a t e dc a r b o n sa c f ja n ds a c s hw i t hh i g hs u r f a c ea r e a , r e s p e c t i v e l y m e a n w h i l e ，t h eh p ce x h i b i t sd o m i n a n te l e c t r o c h e m i c a li o n - a c c e s s i b l es u r f a c ea r e a , w h i c hc a nb ee v a l u a t e db yt h ec a p a c i t a n c ep e rs u r f a c e ，n a m e l yt h ec e d l f o re x a m p l e ， t h i sv a l u er e a c h e s2 6 6 t f c m 2a t5m v sf o rh p c ，f a re x c e e d i n g1 0 4 a f c m 2a n d9 8 7 a f c m 2f o ra c - f ja n ds a c - s h r e s p e c t i v e l y t oc l a r i f yt h ei o nd i f f u s i o n t r a n s p o r ta n dt h ec h a r g es t o r a g em e c h a n i s mi nt h e h i e r a r c h i c a lp o r o u ss t r u c t u r e ，t h en a n o s t r u c t u r eo fh p cw a sc o m p a r e dw i t ht h a to f a c t i v a t e dc a r b o n se x h a u