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香港理工大學Siu Wing Or課題組--自組裝三維宏觀石墨烯/二甲苯基水凝膠作為超級電容器的電極
      具有獨特的三維(3D)宏觀多孔結構的水凝膠是超級電容器中誘人的電極材料,因為它們具有優異的電解質滲透性和快速的電子/離子傳輸能力。在本文中,在氨水和水合肼存在的情況下,通過一種簡便的一步水熱方法,通過層狀結構的氧化石墨烯(GO)和MXene(Ti3C2)納米片的自組裝,制備了圓柱型3D宏觀石墨烯/MXene基水凝膠(GMH)。發現GO在水熱過程中會自動收斂到3D宏觀多孔石墨烯骨架中,而Ti3C2納米片能夠阻止石墨烯納米片堆積。與純石墨烯水凝膠相比,所制備的GMH表現出更大的比表面積161.1 m2 g-1和更高的孔體積0.5 cm3 g-1。使用GMH作為電極的對稱超級電容器,在500 W kg-1和5000 W kg-1的不同功率密度下分別表現出9.3 Wh kg-1和5.7 Wh kg-1的高能量密度,以及出色的長期循環穩定性,在超過10,000個連續充放電循環的過程中,沒有電容損失。制備的3D宏觀GMH的策略有望實現基于石墨烯和MXene的高性能水凝膠電極,用于電化學儲能。
 
Figure 1. (a)GMH的合成示意圖。(b)GMH和GH的數碼照片。
 

Figure 2. GMH的(a,b)SEM圖像和(c)TEM圖像(插圖:GMH的HRTEM)。(d)GMH和GH的N2吸附-解吸等溫線。
 
 
Figure 3. (a)GMH基SC在不同掃描速率下的CV曲線;(b)GMH基SC在各種電流密度下的GCD曲線;(c)GMH基SC的Ragone圖;(d)GMH基SC在4 A g-1下的循環穩定性。
 
       相關研究成果于2020年由香港理工大學Siu Wing Or課題組,發表在APL Mater.(doi.org/10.1063/5.0015426)上。原文:Self-assembled three-dimensional macroscopic graphene/MXene-based hydrogel as electrode for supercapacitor。

轉自《石墨烯雜志》公眾號:

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