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技術前沿

蘭州大學:激光還原石墨烯,用於高性能柔性微超級電容器

fun88网页下载 來源:材料分析與(yu) 應用2023-05-04 我要評論(0 )   

利用直接寫(xie) 入技術激光還原氧化石墨烯(GO)具有高度靈活、無掩模和無化學物質的優(you) 點,有望開發小型化儲(chu) 能器件。然而,GO的激光還原通常伴隨著爆燃(劇烈的脫氧反應),...

利用直接寫(xie) 入技術激光還原氧化石墨烯(GO)具有高度靈活、無掩模和無化學物質的優(you) 點,有望開發小型化儲(chu) 能器件。然而,GO的激光還原通常伴隨著爆燃(劇烈的脫氧反應),導致還原氧化石墨烯(rGO)薄膜變成脆性和不規則的內(nei) 部結構,這對應用有害。本文,蘭(lan) 州大學Minghao Yu、潘孝軍(jun) 教授等在《Small》期刊發表名為(wei) “Realizing Highly-Ordered Laser-Reduced Graphene for High-Performance Flexible Microsupercapacitor”的論文,研究展示了一種預還原策略,以避免這種爆燃,並為(wei) 柔性微型超級電容器(MSC)的應用實現均勻的激光還原GO(LrGO)矩陣。抗壞血酸預還原過程提前降低了GO上含氧官能團的含量,從(cong) 而減輕了氣體(ti) 排放,避免了激光還原過程中的無約束膨脹。

此外,可以構建具有預還原GO(PGO)納米片的自組裝骨架,這是一種更合適的激光還原正手框架,以建立具有均勻孔隙率的可控rGO薄膜。用激光還原PGO組裝的準固態MSC表現出88.32 mF cm-2的最大麵電容,良好的循環性能(2000次循環後電容保持率為(wei) 82%)和出色的柔韌性(彎曲5000次後電容沒有下降)。這一發現為(wei) 提高LrGO的質量提供了機會(hui) ,LrGO在微功率器件及其他領域很有希望。

圖文導讀



圖1、a)顯示MSC的基於(yu) LrPGO的電極的製備流程圖。b)作為(wei) 製造的基於(yu) LrPGO的叉指電極的數字照片。



圖2、a)部分激光還原的PGO薄膜的橫截麵SEM圖像。b) PGO,c) PGO 和 LrPGO 之間的邊界,d-e) LrGO與(yu) PGO水凝膠的光學圖像和示意圖(插圖)。f,g) 冷凍幹燥後 PGO 氣凝膠的橫截麵 SEM 圖像。



圖3、a) XRD、b) Raman 和 c) GO、PGO、LrGO 和 LrPGO 的 C 1s XPS 光譜。



圖4、a) 基於(yu) LrGO和LrPGO的MSC在0.5 mA cm−2下的GCD曲線。b) 具有不同加載質量的基於(yu) LrPGO的MSC在20 mV s−1下的CV曲線和c)在0.5 mA cm−2下的GCD曲線。d)基於(yu) LrGO和基於(yu) LrRGO的MSC的速率性能和e)在0.01至1000 000 Hz頻率範圍內(nei) 的奈奎斯特圖。f) 基於(yu) LrPGO-30的MSC在5至200 mV s−1的不同掃描速率下的CV曲線。g) 基於(yu) LrPGO-30的MSC的循環性能。h) 區域電容和i)基於(yu) LrPGO-30的MSC和最近報道的基於(yu) 石墨烯的超級電容器的拉貢圖。



圖5、a) 基於(yu) LrPGO-30的MSC在不同彎曲狀態下在100 mV s−1下的CV曲線。b) 基於(yu) LrPGO-30的MSC在5000次彎曲試驗期間的電容保持率。基於(yu) LrPGO-30的MSC在彎曲c)0、d)2500和e)5000次之後的CV曲線。

小結

綜上所述,本文提出了一種簡單的預還原GO策略,以穩定地構建均勻的LrGO膜。這種策略不僅(jin) 可以緩解激光還原和無約束膨脹過程中氣體(ti) 排放引起的爆燃問題,還可以使rGO薄膜形成相對均勻、規則的微觀結構。這項工作為(wei) 實現均勻多孔的LrGO基質提供了新的見解,該基質在微功率器件及其他領域具有潛在的應用。

文獻:

https://doi.org/10.1002/smll.202301546


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