石墨烯-雜化物作為能源設備（鋰離子電池，生物燃料電池和超級電容器）中的功能電極的性能
石墨烯功能化需要有效和選擇性的方法，因為它們可以調節石墨烯的表面和電子性質。至今，石墨烯已通過離子鍵，π-π相互作用和共價鍵功能化。基於這些方法的石墨烯衍生物已用於各種應用中，但是仍需要一種新的能改善石墨烯性能的功能化策略。本文，研究人員使用滷代石墨烯進行石墨烯官能化的新概念，其中溴化石墨烯被異原子分子成功功能化，例如吡啶或銨離子鍵。在保留分子的同時用硫酸處理，反溴離子會被其他陰離子取代(例如硫酸根)，這表明了溴離子鍵的持久性能。為了強調這種石墨烯功能化策略的優勢，在通過離子鍵將氧化還原活性部分引入石墨烯後，評估了與能量有關的應用（如生物燃料電池，超級電容器和鋰離子電池）的性能。這種新的石墨烯功能化概念將為設計具有目標功能的定製材料提供一種新方法。
表1.石墨烯的比較和功能化方法
方案1.石墨烯雜化物的製備
圖1.（a）（i）Py-G，（ii）Et 3 N-G，（iii）iPr 2 NH-G，（vi）IQD-的 N 1s XPS原始數據（虛線）和反卷積（連續線）G和（v）IQD-G，無需酸洗。（b）（i）Br-G，（ii）Py-G，（iii）iPr 2 NH-G，（vi）Et 3 N-G和（v）IQD-G的 FTIR光譜。
圖2、（a）在不同電流密度下IQD-G的恆電流充放電曲線。（b）在20 A g –1的電流密度下的循環穩定性測試。
圖4.（a）在不同電流密度下IQD-G的恆電流充放電曲線。（b）在1 A g –1的電流密度下的循環穩定性測試。
本文通過簡單地將溴化石墨烯與含氮分子混合製備具有強大離子鍵功能性的石墨烯。評價了被氧化還原活性分子官能化的石墨烯作為生物燃料電池，超級電容器和鋰離子電池應用中的電極，具有出色的電化學性能。通過連接取代基或連接基以提高穩定性和電子轉移效率，可以優化氧化還原活性分子的結構，從而提高生物燃料電池的性能。儘管需要進一步改進，但通過離子鍵結合的功能化石墨烯將提供未來實際應用所需的持久性能。
文獻:
來源：文章來自ACS Appl. Mater. Interfaces網站，由材料分析與應用整理編輯。
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