蘭州化物所石墨烯複合材料及器件研究取得新進展

  石墨烯作爲一種新型碳納米材料,具有高機械強度、良好導電導熱性、大比表面積、良好化學穩定性等優點,在能量儲存、電子器件、傳感材料、催化劑、防腐塗料等領域展現出了極爲廣闊的潛在應用前景。目前,石墨烯的應用主要采用複合材料的途徑進行性能的提升,其制備方法主要包括化學還原法、水熱法、溶膠凝膠法和電化學法。

  365bet代理羰基合成与选择氧化国家重点实验室李鑫恒团队结合电化学等技术发展了石墨烯复合材料的制备方法,分别制备出了均匀性好、结合力强的金属氧化物、聚苯胺、磷化物石墨烯复合材料,成本低廉、环境友好、适于规模化生产(圖1)。

1. 1,2分別爲三維石墨烯宏觀體材料和石墨烯複合材料;3,4分別爲石墨烯納米片以及沈積在石墨烯表面的納米顆粒。

  该制备方法有效地解决了以往方法可控性差、石墨烯叠层、纳米粒子团聚、结构易崩塌等问题。氧化锰表现出了良好的单分散性,石墨烯片层没有明显的层叠,且具有多孔性(圖2)。该方法易于制备克量级复合材料。研究人员将制备的复合材料组装成不对称水性超级电容器,具有柔性可折叠(圖3)、无粘涂剂、环保(水性电解质)等优点。组装的超级电容器功率密度明显地大于40Wh/Kg以上,循環2000次後仍保持初始容量的80%以上。將複合材料應用于電催化電極材料,極大地降低了過電勢。

2. 复合材料实例--石墨烯-二氧化锰三维多孔复合材料。2a,b为扫描电镜圖,2e,f为复合材料的透射电镜圖。

3. 组装的柔性超级电容器实物圖片。

  该方法部分已获得国家发明專利授权,授权号:ZL 201610423614.X。前期研究工作發表在J.Mater.Chem A 2017,05,4629

  以上工作得到了國家自然科學基金面上項目、國家重點研發計劃、江蘇省自然科學基金、蘇州市重點産業技術創新基金、蘭州化物所特聘人才項目、羰基合成與選擇氧化國家重點實驗室的支持。

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