Preparation of Porous Activated Carbon and Multi-Walled Carbon Nanotubes from Pongamia pinnata Biomass for Sustainable Supercapacitor Applications

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

🔬研究者:Materials scientists working on biomass-derived carbon for supercapacitors will find the synthesis route and electrochemical data useful.

本稿では、高性能スーパーキャパシタ応用のための再生可能なPongamia pinnataバイオマス前駆体からの多層カーボンナノチューブ（MWCNT）と活性炭の持続可能な製造について提示する。MWCNTは、Pongamia pinnata油のメチルエステルをFe–Co–Mo/Al₂O₃触媒上で、窒素雰囲気下650 °Cでの噴霧熱分解により合成し、一方、活性炭はPongamia pinnata殻廃棄物から過硫酸アンモニウム支援硫酸活性化を用いて調製した。生成した活性炭の好ましい物理化学的特性（BET表面積599.70 m² g⁻¹、多孔度0.599、ヨウ素価579 mg g⁻¹、高い炭素収率58%を含む）によって実証されるように、高度に多孔質な吸着剤構造が首尾よく開発された。平均細孔径26.024 Åを有するミクロ孔とメソ孔の構造の共存が、細孔径分布分析によって確認され、これは電気化学的エネルギー貯蔵応用に有利である。合成したMWCNTのSEMおよびHRTEM形態特性評価は、層間間隔がおよそ0.34 nm、外径が14〜25 nmの範囲にある、よく黒鉛化された多層管状ナノ構造の密なネットワークを示した。ラマン分光法の特徴的なD、G、G′バンドは、黒鉛状カーボンナノチューブが形成されたという追加の証拠を提供した。サイクリックボルタンメトリー、ガルバノスタティック充放電、およびRagoneプロット分析を用いて、0.5 M Na₂SO₄電解質中での生成したMWCNT/カーボンブラック複合電極の電気化学的性能を評価した。低電流密度でおよそ190 F g⁻¹の高い比容量と、より高い電流密度での良好な容量保持率により、この電極は優れた電気二重層容量性挙動を示した。さらに、このデバイスは、およそ46 Wh L⁻¹の最大エネルギー密度で、卓越した出力能力と充放電可逆性を示した。導電性MWCNTフレームワークと多孔質炭素構造との間の相乗的相互作用が、迅速な電子輸送と効率的なイオン拡散を促進し、改善された電気化学的性能の原因となっている。これらの知見は、先進的なスーパーキャパシタ電極応用において、Pongamia pinnata由来の炭素材料が、手頃な価格で再生可能かつ生態学的に持続可能な代替手段を提供することを示している。

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。

The sustainable production of multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) and activated carbon from renewable Pongamia pinnata biomass precursors for high-performance supercapacitor applications is presented in this work. MWCNTs were synthesized using the methyl ester of Pongamia pinnata oil over Fe–Co–Mo/Al₂O₃ catalysts via spray pyrolysis at 650 °C under a nitrogen atmosphere, while activated carbon was prepared from Pongamia pinnata shell waste using ammonium persulfate-assisted sulfuric acid activation. A highly porous adsorbent structure was successfully developed, as evidenced by the produced activated carbons' favorable physicochemical properties, which included a BET surface area of 599. 70 m² g⁻¹ porosity of 0.599 iodine number of 579 mg g⁻¹ and high carbon yield of 58%. The coexistence of micro- and mesoporous architectures with an average pore diameter of 26.024 Å was confirmed by pore size distribution analysis, which is advantageous for electrochemical energy storage applications. SEM and HRTEM morphological characterization of the synthesized MWCNTs showed dense networks of well-graphitized multi-layered tubular nanostructures with interlayer spacing of roughly 0. 34 nm and outer diameters ranging from 14 to 25 nm. Raman spectroscopy's distinctive D, G, and G′ bands provided additional evidence that graphitic carbon nanotubes were formed. Cyclic voltammetry, galvanostatic charge-discharge, and Ragone plot analysis were used to assess the electrochemical performance of the produced MWCNT/Carbon Black composite electrode in 0. 5 M Na₂SO₄ electrolyte. With a high specific capacitance of roughly 190 F g⁻¹ at low current densities and good capacitance retention at higher current densities, the electrode demonstrated outstanding electric double-layer capacitive behavior. Additionally, the device demonstrated exceptional power capability and charge-discharge reversibility with a maximum energy density of roughly 46 Wh L⁻¹. The synergistic interaction between the conductive MWCNT framework and porous carbon architecture, which promotes quick electron transport and effective ion diffusion, is responsible for the improved electrochemical performance. The findings show that for advanced supercapacitor electrode applications, carbon materials derived from Pongamia pinnata provide an affordable, renewable, and ecologically sustainable substitute.

• openalex https://doi.org/10.13074/jamp.2026.06.262009first seen 2026-07-27 05:06:41