韓國東國大學ae-Joon Lee課題組--邊緣羧基化石墨烯納米片作為有效的電化學超級電容器電極材料

2021-02-21 石墨烯雜誌

這裡，通過機械化學反應（或球磨法）在乾冰條件下製備了邊緣羧基化石墨烯納米片（ECG），將其用作有效的電極材料用於超級電容器。與傳統溶液剝離石墨製得的氮摻雜羧基石墨烯（NGOOH）相比，該ECG有較高含量的邊緣羧基官能團，結構缺陷較少。ECG結構缺陷水平約為16.2％，而NGOOH高達48.9％。邊緣羧基化增加了石墨烯本身的電活性表面積，親水性和可潤溼性，且其內在特性不會遭受嚴重破壞，例如化學，機械和電子特性。該ECG可以在石墨烯孔內實現更有效的離子吸附和快速的電解質擴散，在1 A/g電流密度下，電容達到365.72 F/g，還具有良好的充電放電性能和倍率特性。而NGOOH的儲能性質顯著降低，電容只有175.05 F/g，這可能是因為NGOOH本身的高結構缺陷性影響其電學性質。

Figure 1. NGOOH，ECG，和HECG的合成示意圖。

Figure 2. NGOOH，ECG，和HECG的（a）SEM圖和（b）AFM圖。

Figure 3.G，NGOOH，ECG，和HECG的（a）XRD圖和（b）FTIR圖。

Figure 4.不同電極材料在1 M H2SO4電解液中的CVs曲線，掃速為20 mV s-1,（b）恆電流充放電曲線，電流密度為1 A g-1，（c）比電容與電流密度的關係，以評估倍率特性，（d）ECG的穩定性測試，在三電極體系中2 A g-1電流密度下循環10000圈。

Figure 5. ECG中含氧羧基官能團在可逆贗電容反應中的工作機制。

該研究工作由韓國東國大學ae-Joon Lee課題組於2019年發表在Carbon期刊上。原文：Edge-carboxylated graphene nanoplatelets as efficient electrode materials for electrochemical supercapacitors（Carbon 142 (2019) 89e98）。

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