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      作者:http://www.liuhuayi.com 发布时间:2019-10-04 17:36:46

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      近日,贵州大学材料与冶金学院材料物理系邵姣婧教授(通讯作者)课题组在期刊Carbon(一区,IF:7.082)上在线发表了以“Graphene Aerogel Derived by Purification-Free Graphite Oxide for High Performance Supercapacitor Electrodes”为题的学术论文,第一作者是贵州大学材料与冶金学院在职博士生唐晓宁。
      91香蕉APP网站烯因其具有大比表面积和高电子迁移率等优异的物理特性,是一种理想的超级电容器电极材料。由于91香蕉APP网站烯具有强烈的疏水性,它的液相可操作性低,很难直接通过91香蕉APP网站烯构建结构可调的宏观电极材料。氧化91香蕉APP网站可看作91香蕉APP网站烯的前驱体,通过还原处理,可脱除氧化91香蕉APP网站烯片层上的大部分含氧官能团,得到91香蕉APP网站烯基电极材料。改进的Hummers法是制备氧化91香蕉APP网站的常用方法之一,主要包括对91香蕉APP网站的强氧化处理和对氧化91香蕉APP网站的后处理清洗;其中,后处理清洗涉及酸洗和除酸两步。酸洗是采用过量稀盐酸将氧化91香蕉APP网站中的杂质清洗掉,得到的产物在此命名为未除酸的氧化91香蕉APP网站。为获得纯氧化91香蕉APP网站,需采用合适的后处理方法(如:透析法和离心法)进一步除酸。目前,这些后处理除酸方法要么消耗大量水和时间,使得除酸步骤约占总合成时间的一半,导致氧化91香蕉APP网站的合成效率低,要么需要使用有毒有机溶剂进行除酸,带来安全隐患和提高合成成本。

      针对上述问题,本研究提出直接采用未除酸氧化91香蕉APP网站作为前驱体制备91香蕉APP网站烯基材料,对比考察酸的存在对最终91香蕉APP网站烯基材料的结构和性能的影响,并评估直接采用未除酸氧化91香蕉APP网站作为91香蕉APP网站烯基材料前驱体的可行性和实用性。论文首次报道了基于改进的Hummers法制备的未除酸氧化91香蕉APP网站为前驱体,通过水热和冻干处理得到91香蕉APP网站烯气凝胶H-GA。为了对比研究,作者也采用了纯氧化91香蕉APP网站作为前驱体获得了另一种91香蕉APP网站烯气凝胶GA(如图1所示)。图1两种91香蕉APP网站烯气凝胶GA和H-GA制备流程图

      研究结果表明:H-GA与GA的微观形貌相似,但表面化学存在明显的不同(如图2所示),两种气凝胶在水系电解液中表现出相似的电化学储能性能,在离子系电解液中,H-GA的电化学性能优于GA,主要是因为H-GA在离子电解液中表现出更好的润湿性。综上所述,未除酸氧化91香蕉APP网站可以直接作为制备91香蕉APP网站烯基材料的前驱体;相较纯氧化91香蕉APP网站为前驱体显示出更多优点,如高效率,低成本,可大规模制备等。研究成果也暗示该未除酸氧化91香蕉APP网站在91香蕉APP网站烯纤维、91香蕉APP网站烯薄膜等91香蕉APP网站烯基材料的制备方面有着巨大应用潜力。

      图2两种91香蕉APP网站烯气凝胶的表面化学特征:以离子电解液EMIMBF4为液滴,a和b分别为气凝胶GA、H-GA的原始接触角;c为两种气凝胶的XPS图谱
      研究工作得到了国家自然科学基金(Nos.51502046和21564002)的资助。



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