事實(shí)快照
- 論文：具有低電荷轉(zhuǎn)移電阻的大尺寸還原氧化石墨烯作為高性能電極，用于不易燃的高溫穩(wěn)定
- 設(shè)備：超聲/聲化學(xué)設(shè)備、XH-200A / XH-200C
- 期刊與分區(qū)：CHemsusChem，中科院 1 區(qū)
- 核心條件：溫度 60 °C / 100 °C；微波功率 999 W / 900 W；功率 68.6 W
- 關(guān)鍵結(jié)果：實(shí)際歸一化能量密度 22 Wh kg^-1；高能量密度 68.6 Wh kg^-1；能量密度 11.0 Wh kg^-1
- 用途：可作為 微波快速制備石墨烯材料、安全儲(chǔ)能 的論文證據(jù)頁。
研究摘要
論文摘要明確指出，作者通過“微波間歇加熱 + 萃取分離”聯(lián)用工藝制備了大尺寸 rGO 材料 MRG-900-10，其橫向尺寸達(dá)到數(shù)微米、厚度為 4-6 層單片。該樣品具有較高的 C/O 摩爾比（5.89）、較高的 sp2 C 含量（69.0%）和較大的比表面積（568.2 m^2 g^-1），從而實(shí)現(xiàn)快速電子傳輸與良好界面離子傳輸。作為超級(jí)電容器電極時(shí)，其電荷轉(zhuǎn)移電阻僅約 0.36 Ω，在 6 M KOH 中的比電容達(dá)到 327.6 F g^-1 @ 0.5 A g^-1，在 100 A g^-1 下仍有 248.3 F g^-1。對(duì)稱超級(jí)電容器在水系和有機(jī)系中的能量密度分別為 11.0 和 36.2 Wh kg^-1，而在不可燃 EMIMTFSI/ACN-80 離子液電解液中更可達(dá)到 68.6 Wh kg^-1，并支持從室溫到 100 °C 的穩(wěn)定運(yùn)行。
研究背景與解決的問題
論文摘要明確指出，作者通過“微波間歇加熱 + 萃取分離”聯(lián)用工藝制備了大尺寸 rGO 材料 MRG-900-10，其橫向尺寸達(dá)到數(shù)微米、厚度為 4-6 層單片。
設(shè)備應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)條件
| 項(xiàng)目 | 參數(shù) |
|---|---|
| 溫度 | 60 °C / 100 °C |
| 微波功率 | 999 W / 900 W |
| 功率 | 68.6 W |
| 時(shí)間 | 1.0 min / 10 min / 14 min |
關(guān)鍵結(jié)果
實(shí)際歸一化能量密度
22 Wh kg^-1
高能量密度
68.6 Wh kg^-1
能量密度
11.0 Wh kg^-1
比表面積
568.2 m2 g-1
| 指標(biāo) | 結(jié)果 |
|---|---|
| 實(shí)際歸一化能量密度 | 22 Wh kg^-1 |
| 高能量密度 | 68.6 Wh kg^-1 |
| 能量密度 | 11.0 Wh kg^-1 |
| 比表面積 | 568.2 m2 g-1 |
| 按商業(yè)器件活性 | 30% |
| 工作電壓 | 3.50 V |
機(jī)制/方法亮點(diǎn)
- 間歇微波使 GO 快速還原且避免過熱缺陷放大 論文指出，較低微波功率不足以獲得高結(jié)晶度 rGO，而過高功率 999 W 又會(huì)因升溫過快引入更多結(jié)構(gòu)缺陷。900 W / 10 min 的間歇微波窗口兼顧了高效還原和結(jié)構(gòu)完整性，是形成低缺陷大尺寸片層的關(guān)鍵。
- 高 sp2 C 含量和低缺陷結(jié)構(gòu)降低了電子傳輸阻抗 MRG-900-10 之所以能達(dá)到約 0.36 Ω 的超低 Rct，核心在于其較高 sp2 C 含量與較完整的石墨化片層結(jié)構(gòu)，這有利于建立更順暢的電子傳輸通道。
- 較大的比表面積和層狀孔結(jié)構(gòu)強(qiáng)化界面離子傳輸 作者認(rèn)為，較大的比表面積與層次孔結(jié)構(gòu)增加了活性材料與電解液的接觸面積，從而改善電子/離子在界面的協(xié)同傳輸，并支撐其高倍率性能。
- 高溫下離子液離子對(duì)解離增強(qiáng)，進(jìn)一步提升電容響應(yīng) 在 EMIMTFSI-80 中，隨著溫度升高，離子對(duì)解離程度增加，界面附近離子活性提高，電雙層更容易形成
- 同時(shí)，高溫還可能提高離子擴(kuò)散進(jìn)入原本不活躍孔道的能力，因此比電容在 100 °C 下顯著提升。
應(yīng)用價(jià)值
- 用 XH-2008DE + XH-200A 建立了大尺寸低缺陷 rGO 的快速制備路線。
- 最優(yōu) MRG-900-10 兼具高 C/O、高 sp2 C、大比表面積和極低 Rct。
- 在 100 A g^-1 高倍率下仍保持 248.3 F g^-1。
- 對(duì)稱超級(jí)電容器循環(huán) 40,000 次后仍保留 92% 容量。
- 在不可燃 EMIMTFSI-80 中實(shí)現(xiàn) 68.6 Wh kg^-1，并可穩(wěn)定工作至 100 °C。
相關(guān)儀器推薦
常見問題
這篇論文使用了哪種設(shè)備？
本研究使用 超聲/聲化學(xué)設(shè)備、XH-200A / XH-200C。
研究的核心發(fā)現(xiàn)是什么？
該研究發(fā)表于 CHemsusChem（2018），使用 超聲/聲化學(xué)設(shè)備、XH-200A / XH-200C 開展 微波快速制備石墨烯材料、安全儲(chǔ)能 研究，關(guān)鍵結(jié)果包括實(shí)際歸一化能量密度 22 Wh kg^-1；高能量密度 68.6 Wh kg^-1；能量密度 11.0 Wh kg^-1。
該研究發(fā)表在哪個(gè)期刊？
發(fā)表于 CHemsusChem，中科院 1 區(qū)。
引用信息
A Large‐Sized Reduced Graphene Oxide with Low Charge‐Transfer Resistance as a High‐Performance Electrode for a Nonflammable High‐Temperature Stable
CHemsusChem, 2018
DOI: 10.1002/cssc.201801968
A Large‐Sized Reduced Graphene Oxide with Low Charge‐Transfer Resistance as a High‐Performance Electrode for a Nonflammable High‐Temperature Stable
CHemsusChem, 2018
DOI: 10.1002/cssc.201801968