In recent years, supercapacitors have attracted extensive attention due to their advantages such as fast charge and discharge rate, high power density and long cycle life. Because of its unique porous structure and excellent electrochemical properties, heteroatom-doped porous carbon (HPC) is deemed as a promising electrode material for supercapacitors. However, it is a great challenge to synthesize electrode materials with large surface area, ultra-high porosity and good electrochemical performance. In this work, two-dimensional conjugated microporous polymers (CMPs) containing ketones were synthesized by a simple one-step coupling reaction and used as carbon precursors. A series of samples (CMP-Ts) were prepared with the procedures of coupling reaction and carbonization. The optimized carbon material has high specific surface area (up to 2229.85 m2 g− 1), porous structure, high specific capacitance (375 F g− 1 at 0.5 A g− 1), and good cycling stability (capacitance retention of 98.8% after 1000 cycles at 5 A g− 1). Further, the supercapacitor has an energy density of 28.8 Wh kg− 1 at a power density of 5000 W kg− 1. This work lays a foundation for the preparation of carbon materials using microporous polymer as a precursor system, provides a new way of thinking, and demonstrates a great potential of high-performance supercapacitors.

공유 유기 프레임워크(COF)는 분자 분리, 염료 분리, 가스 분리, 여과 및 담수화를 포함한 다양한 응용 분야에서 가능성을 보여주었습니다. COF를 막에 통합하면 투과성, 선택성 및 안정성이 향상되어 분리 공정이 향상됩니다. 단일 벽 탄 소 나노튜브(SWCNT)와 COF를 결합하면 염료 분리에 이상적인 높은 투과성과 안정성을 가진 나노 복합막을 생성합니다. COF를 폴리아미드(PA) 막에 통합하면 합성 계면 전략을 통해 투과성과 선택성이 향상됩니다. 혼합 매트릭스 막(MMM)의 3 차원 COF 필러는 CO2/CH4 분리를 향상시켜 바이오가스 업그레이드에 적합합니다. COF와 금속 유기 프레임워크(MOF) 막 을 결합한 모든 나노 다공성 복합재(ANC) 막은 투과성-선택성 트레이드오프를 극복하여 가스 투과성을 크게 향상시킵니다. 가상 COF (hypoCOF)를 사용한 계산 시뮬레이션은 CO2 분리 및 H2 정제와 관련하여 우수한 CO2 선택성과 작업 능력을 입 증합니다. 박막 복합재(TFC) 및 폴리술폰아미드(PSA) 막에 통합된 COF는 유기 오염물, 염 오염물 및 중금속 이온에 대한 거 부 성능을 향상시켜 분리 능력을 향상시킵니다. TpPa-SO3H/PAN 공유 유기 프레임워크 막(COFM)은 대전된 그룹을 활용하 여 정전기적 반발을 통해 효율적인 담수화를 가능하게 함으로써 기존의 폴리아미드 막에 비해 우수한 담수화 성능을 보여 이 온 및 분자 분리의 잠재력을 제시했습니다. 이러한 연구 결과는 투과성, 선택성 및 안정성을 향상시켜 향상된 분리 공정을 위 한 막 기술에서 COF의 잠재력을 강조합니다. 이 검토에서는 분리 공정에 적용된 COF에 대해 논의합니다.

In this report, we successfully prepared nitrogen-doped porous carbon (N-PC)/manganese dioxide ( MnO2) composite for a high-performance supercapacitor. X-ray diffraction data revealed the α-MnO2 phase. Transmission electron microscopy confirmed that the nanostructured α-MnO2 nanoparticles were coated on the surface of N-PC. The N-PC/α-MnO2 composite delivered a capacitance of 525.7 F g− 1 at the charging current of 1.0 A g− 1. The higher capacitance of the composite could be owing to the synergy of MnO2 and N-PC. Besides, the electrode exhibited a 14.7% capacitance loss after 6000 charge– discharge cycles at 10 A g− 1 indicating good electrochemical stability.

Doped porous carbon materials have attracted great interest owing to their excellent electrochemical performance toward energy storage applications. In this report, we described the synthesis of nitrogen-doped porous carbon (N-PC) via carbonization of a triazine-based covalent organic framework (COF) synthesized by Friedel–Crafts reaction. The as-synthesized COF and N-PC were confirmed by X-ray diffraction. The N-PC exhibited many merits including high surface area (711 m2 g−1), porosity, uniform pore size, and surface wettability due to the heteroatom-containing lone pair of electron. The N-PC showed a high specific capacitance of 112 F g−1 at a current density of 1.0 A g−1 and excellent cyclic stability with 10.6% capacitance loss after 5000 cycles at a current density of 2.0 A g−1. These results revealed that the COF materials are desirable for future research on energy storage devices.