全球对高效、高功率和长寿命储能系统的需求不断增长，这推动了针对传统电池替代方案的广泛研究[[1], [2], [3]]。其中，超级电容器（SCs）因其高功率密度、快速充放电能力和长循环寿命而受到广泛关注。根据储能机制，超级电容器通常被分为电双层电容器（EDLCs）和伪电容器[[4], [5], [6], [7], [8]]。EDLCs通过电极/电解质界面静电存储电荷，而伪电容器则依赖于快速的法拉第氧化还原反应。碳基材料因其高比表面积、可调孔隙率和良好的导电性而被广泛用作EDLC电极[[9], [10], [11], [12], [13], [14], [15]]。例如，生物质衍生的杂原子掺杂多孔碳由于表面化学性质和孔结构的改善而表现出更优的电化学性能[[16], [17], [18], [19], [20], [21], [22], [23]]。然而，原始碳材料的能量密度较低，因为其电容主要依赖于静电存储[[24,25]]。为克服这一限制，人们广泛探索了杂原子掺杂技术。最近，“纳米结构设计”作为一种通过控制纳米级构建单元集成来设计功能性材料的强大策略应运而生[[26,27]]。在这种背景下，将钼（Mo）和磷（P）共掺入碳骨架可以视为一种优化电化学性能的纳米结构设计方法。氮、磷和硫等元素的引入可以改变电子结构并增加额外的氧化还原活性位点[[16],[28],[29],[30],[31],[32],[33],[34]]。特别是，磷掺杂被证明可以增强材料的润湿性并产生结构缺陷，从而改善离子可及性和电容值。例如，Rawal等人[[35]]报告称，磷掺杂多孔碳表现出更好的孔分布和电化学性能。Wang等人[[36]]也证明，磷掺杂碳电极具有更高的能量密度和长期的循环稳定性。尽管取得了这些进展，但大多数研究仍集中在单一元素掺杂上。这种方法往往由于活性位点不足或导电性提升有限而效果有限。相比之下，共掺杂策略显示出协同效应。例如，双杂原子掺杂碳材料比单一掺杂材料具有更好的润湿性、导电性和伪电容行为[[37]]。最近，过渡金属的引入也被证明是一种进一步提升性能的有效方法。特别是钼（Mo）可以改变电子结构并引入额外的氧化还原活性。例如，Mo掺杂的Zn–V–O氧化物比未掺杂材料表现出更优的电化学性能[[38]]。同样，Mo掺杂的CoO复合材料由于氧空位的形成而表现出更好的离子传输能力[[39]]。然而，关于钼在碳基超级电容器电极中的掺杂研究仍然有限。更重要的是，钼和磷在碳基质中的共同掺杂效应尚未得到充分理解。这代表了当前研究的一个关键空白。最近关于杂原子掺杂多孔碳的综述也指出了这一空白，并呼吁对多元素掺杂策略（包括金属掺杂剂）进行更深入的研究，以开发“下一代”超级电容器[[4,16]]。鉴于此背景，探索掺杂有非金属（如磷）和潜在金属掺杂剂（如钼）的碳材料，以获得具有电双层电容器和伪电容器双重特性的分层多孔结构具有明确的研究动机和机会——目标是实现高电容值、高能量密度、高导电性和良好的循环稳定性。这样的研究对于利用废弃生物质资源实现可持续、低成本和可扩展的电极生产尤为重要，符合当前的环境和能源挑战。
在这项工作中，我们系统地研究了磷掺杂活性炭，并探讨了钼引入的效果。目的是了解单一和双重掺杂策略如何影响材料的结构、形貌和电化学性质，从而为高性能超级电容器电极的设计提供见解。除了本研究的范围之外，未来的研究可以专注于优化多元素共掺杂策略，探索不同的过渡金属和杂原子组合，并为特定电解质系统定制孔结构。此外，开发可控掺杂的可扩展和可持续的生物质衍生碳材料仍然是推动下一代高性能超级电容器发展的关键方向。从工业和经济角度来看，所提出的合成策略具有多个优势。本研究使用的前体物质（包括热活化碳、钼酸铵、磷酸铵和尿素）价格低廉且易于获取，使得整个过程具有成本效益。此外，所采用的水热处理条件相对温和，无需复杂设备，进一步提高了其可扩展性。而且，该方法不使用贵金属和有毒试剂，有利于环境的可持续性。因此，所开发的材料系统在储能应用中显示出巨大的扩展潜力和实际应用前景，尽管仍需进行小规模验证。
