華南理工:簡易高效的方法製備柔性石墨烯薄膜,用於水性集電器

2021-01-15 材料分析與應用

本文要點:

一種以天然石墨(NG)薄片為原料大規模製備撐柔性石墨烯薄膜(FGF)的簡易方法

成果簡介

水性儲能裝置由於在安全性,成本和離子傳導性等方面的優勢而被廣泛考慮。然而,可用於水系統的集電器非常有限。本文,華南理工大學環境與能源學院程爽副教授團隊在《Carbon》期刊發表名為「A Facile and Cost-Effective Approach to Fabricate Flexible Graphene Films for Aqueous Available Current Collectors」的論文,研究開發一種方便且具有成本效益的方法來製造可用作水性可用集電器的柔性石墨烯膜(FGF)。

首先,以天然石墨片為原料通過優化H22 的比例,在室溫下在極短的時間內(不到6小時)製備非常薄的石墨烯納米片。隨後通過簡單的輥壓技術將所獲得的石墨烯納米片成形為FGF。與市售的碳布(CC)和碳紙(CP)相比,FGF具有更好的親水性和2.56×105S / m的較高電導率,重量更輕。在鹼性溶液中,負載在FGF上的商用活性炭表現出比CC或CP更好的電化學性能。此處開發的FGF製造方法高效,經濟且可行,使其非常適合作為集水器使用的集水器。

圖文導讀

圖1。GNP和FGF的製備程序示意圖。

圖2。(a)所得的FGF彎曲成環狀,(b)重量相同的NG和GNP粉末的照片;(c)XRD圖譜和(d)NG和GNP的拉曼光譜,插圖c是GNP的XRD圖譜。

圖3。(a)低倍和(b)高倍放大的GNP的SEM圖像;

(cd)具有兩種典型尺寸的GNP的AFM圖像;

(e)最終FGF的橫截面圖像和FGF的光學照片(帶有水滴)(插圖),反映了水的接觸角;CP(f)和CC(g)的光學水接觸角照片。

圖4。在6 M KOH中使用交流電作為活性材料並使用三種類型的薄膜作為集電器在三電極配置下測試電化學性能

小結

在目前的工作中,開發了一種簡便且經濟有效的方法來剝落天然片狀石墨。天然片狀石墨首先在很短的時間內被剝落成石墨烯納米片,然後被壓製成自支撐膜。最終優化的石墨烯薄膜具有2.56×10 5 S / m的高電導率,良好的親水性和4.20 mg / cm 2的輕面積重量。在強鹼性溶液中,該薄膜比集碳紙和碳布表現出更好的集電器性能。此處開發的石墨烯納米片粉末和柔性石墨烯薄膜的製備策略具有很高的前景,有望用於大規模製造水性可用集電器。

文獻:

導師介紹:

程爽副教授:華南理工大學環境與能源學院副教授。主要從事能量儲存和轉換相關的微納材料的製備、電化學性質測試、原位拉曼表徵,以及電子、離子輸運特性研究。主要包括超級電容器和鋰離子電池多孔結構電極的構建、設計、合成、測試、改性和儲能機制探討,涉及低維納米材料的合成、原位表徵、機理探討、理論計算以及相應器件的組裝測試。在Adv.Funct.Mater.、NanoLett.、NanoEnergy等期刊上發表論文20餘篇,文章總被1,000次。

電子郵件:escheng@scut.edu.cn

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