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麥克馬斯特大學(xué)Drew Higgins等--氧化還原活性菲醌分子和氮摻雜還原氧化石墨烯作為超級(jí)電容器應(yīng)用的活性材料復(fù)合材料
       碳基超級(jí)電容器電極的能量密度通常受到限制,因?yàn)樗鼈兺耆蕾囉陔p電層電容(EDLC)。引入氧化還原活性有機(jī)分子以獲得贗電容是開發(fā)具有提高能量密度的電極材料的一條很有前途的途徑。在這項(xiàng)工作中,本研究通過一步簡單的物理吸附方法開發(fā)了一種多孔氮摻雜的還原氧化石墨烯和9,10-菲醌復(fù)合材料(N-HtrGO/PQ)。使用循環(huán)伏安法對(duì)N-HtrGO/PQ進(jìn)行的電化學(xué)評(píng)估顯示,當(dāng)復(fù)合物由30%的9,10-菲醌和70%的N-HtrGO組成時(shí),在1M H2SO4中的高電容為605 F g–1。在沒有添加氧化還原活性分子的情況下,測(cè)得的電容顯著超過純N-HtrGO(257 F g–1)。除了有希望的電容外,N-HtrGO/30PQ復(fù)合材料在20000次充電/放電循環(huán)后顯示出94.9%的電容保持率?;诟盗⑷~變換紅外光譜,本研究假設(shè)PQ分子和N-HtrGO基底之間的強(qiáng)π–π相互作用通過縮短電子轉(zhuǎn)移途徑來增強(qiáng)復(fù)合材料的比電容,同時(shí)提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

 
圖1. (a,b)N-HtrGO/30PQ的TEM圖像。(e) N-HtrGO(綠色)和N-HtrGO/30PQ(藍(lán)色)的XRD圖譜。

 
圖2. (a)N-HtrGO和(b)N-HtrGO/30PQ的XPS測(cè)量光譜。

 
圖3. N-HtrGO/30PQ(藍(lán)色,頂部)和PQ(紅色,底部)的FTIR光譜。

 
圖4.(a、b) PQ(紅色)、N-HtrGO(綠色)和N-HtrGO/30PQ(藍(lán)色)的Nyquist圖,(c) N-HtrGO和N-HtrGO/30PQ在1 M硫酸中5 a g-1作用下的GCD曲線,(d) PQ可逆氧化還原反應(yīng)示意圖。

 
圖5.(a) 復(fù)合材料中不同PQ%的N-HtrGO/30PQ在50 mV s–1 in 1M硫酸下的CV曲線和(b)N-HtrGO/30PQ的循環(huán)穩(wěn)定性在100 mV s–1 1M硫酸鹽的掃描速率下。

  
圖6.(a)N-HtrGO,(b)50 mV/s下的N-HtrGO/30PQ的CV曲線,以及(c)指示不同反應(yīng)機(jī)制的貢獻(xiàn)的條形圖。
 
        相關(guān)研究成果由麥克馬斯特大學(xué)Drew Higgins等人2024年發(fā)表在ACS Omega (翻譯:https://doi.org/10.1021/acsomega.3c04836)上。原文:Redox-Active Phenanthrenequinone Molecules and Nitrogen-Doped Reduced Graphene Oxide as Active Material Composites for Supercapacitor Applications

轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
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