为了提高多孔碳的导电性和孔结构的利用率，开发了具有高度蓬松三维连续网络结构的分层多孔碳（HPC）。使用HPC作为支撑，通过简单的水热法制备了一种具有三维互穿网络结构的新型MnO2@HPC复合材料，用作超级电容器电极材料。当水热反应温度为100℃时，MnO2纳米纤维（约5nm）均匀生长在HPC蓬松的3D多孔网络表面和内部，形成具有互穿网络结构的复合材料。制备的复合材料（MnO2@HPC-100）表现出双电层电容和伪电容特性，当电流密度为0.5A/g时比容量高达368F/g，10A/g下为186F/g（保留50.5%）。此外，组装的非对称超级电容器装置的能量密度相对较高，为88.2Wh/Kg，功率密度为162W/Kg。该装置在10000次循环后容量保持率高达95%，库仑效率稳定在99.7%，表明该复合材料具有良好的稳定性。因此MnO2@HPC-100复合材料在储能领域具有广阔的应用前景。
图1.具有三维互穿网络结构的MnO2@HPC复合材料的制备示意图。
图2.（a,b）HPC，（c）MnO2@HPC-80，（d）MnO2@HPC-100，（e）MnO2@HPC-120和（f）MnO2@HPC-140的FESEM图像。
图3.（a,b）HPC和（c,d）MnO2@HPC-100的TEM图像；（e）MnO2@HPC-100的EDS映射图像。
图4.（a）HPC和MnO2@HPC-100的XRD图谱。（b）HPC和MnO2@HPC-100的拉曼光谱。（c）HPC和MnO2@HPC-100的N2吸附-解吸等温线和孔径分布曲线。
图5.（a）HPC和MnO2@HPC-100的TG光谱。MnO2@HPC-100的XPS光谱：（b）全扫描，（c）Mn2p，（d）O1s和（e）C1s。
图6.（a）HPC电极的CV曲线。（b）HPC电极的GCD曲线。（c）MnO2@HPC复合材料在100mV/s扫描速率下的CV曲线，（d）MnO2@HPC复合材料在0.5A/g电流密度下的GCD曲线，（e）MnO2@HPC-100电极的CV曲线，（f）MnO2@HPC-100电极的GCD曲线，（g）MnO2@HPC-100电极在不同电流密度下的比容量，（h）MnO2@HPC-100电极的循环性能测试，插图显示了电极的EIS曲线以及用于拟合EIS的等效电路图。
图7.（a）ACS装置在不同电压窗口下的CV曲线。（b）ACS装置的CV曲线。（c）ACS装置的GCD曲线。（d）ACS装置的循环性能试验；图中显示了ACS装置在10000次循环前后的EIS曲线。（e）ACS装置的Ragone图。
