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分級(jí)結(jié)構(gòu)的石墨烯偶聯(lián)聚苯胺氣凝膠用于電化學(xué)能量?jī)?chǔ)存

氧化石墨烯（GO）是制備超級(jí)電容器整體式氣凝膠電極最常用的材料之一，這是由于它具備優(yōu)良的機(jī)械性能，并且在熱還原后還保持較好的導(dǎo)電性。然而，基于GO衍生的氣凝膠超級(jí)電容器所有的低表面積和還原型石墨烯納米片的易團(tuán)聚性仍然限制其性能的發(fā)揮。在這項(xiàng)工作中，通過(guò)界面聚合方法，合成制備了石墨烯耦合聚苯胺（PANI）納米片（GO@PANI），再通過(guò)水熱過(guò)程，將GO@PANI與GO組裝成分級(jí)結(jié)構(gòu)的石墨烯偶聯(lián)PANI氣凝膠。所得到的新型混合氣凝膠具備典型的三維（3D）多孔結(jié)構(gòu)，富含石墨烯/聚苯胺異質(zhì)結(jié)構(gòu)，其比表面積高達(dá)337m2/g。將其作為對(duì)稱(chēng)和不對(duì)稱(chēng)全固態(tài)超級(jí)電容器電極，該氣凝膠的面積電容分別高達(dá)453和679 mF/cm2，該性能優(yōu)于大多數(shù)GO/PANI或PANI衍生的氣凝膠型超級(jí)電容器。如此優(yōu)異的電化學(xué)性能可歸因于夾在PANI層之間的石墨烯層的局部導(dǎo)電性和3D石墨烯框架的長(zhǎng)距離導(dǎo)電性。該研究提出的組裝分級(jí)結(jié)構(gòu)的方法可廣泛用于制備具有多功能應(yīng)用的二維三明治型氣凝膠材料。

Figure 1．制備分級(jí)結(jié)構(gòu)的石墨烯偶聯(lián)聚苯胺氣凝膠的流程示意圖。

Figure 2. （a，b）GO@PANI的SEM圖；（c，d）HGC-PANI-r的SEM圖；

Figure 4.（a）ASSSs的制備示意圖；（b）GA，HGC-PANI-1/2和HGC-PANI-r在5mV/s掃速下的CV曲線；（c）GA，HGC-PANI-1/2和HGC-PANI-r在1mA/cm2電流密度下的充放電曲線；（d）HGC-PANI-r在不同掃速下的CV曲線；（e）HGC-PANI-r在不同電流密度下的充放電曲線。

Figure 5. （a）GA，HGC-PANI-1/2和HGC-PANI-r在不同掃速下的面積電容；（b）HGC-PANI-r的Ragone曲線；（c）HGC-PANI-r循環(huán)3000圈的穩(wěn)定性測(cè)試；（d）HGC-PANI-r的電化學(xué)阻抗圖。

該研究工作于2017年發(fā)表在Carbon上。

原文：Hierarchical-graphene-coupled polyanilineaerogels for electrochemical energy storage



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