石墨烯作為合適的電極已被廣泛用于電化學(xué)雙層電容器，這是由于其優(yōu)異的性能，包括高電導(dǎo)率和大比表面積。然而，缺點(diǎn)之一是石墨烯納米片之間不可避免的堆疊趨勢(shì)，導(dǎo)致有限的電化學(xué)比表面積。在本文中，通過簡(jiǎn)單的聚乙烯亞胺（PEI）輔助的熱解策略，制造了由ZIF-8（即GPNC）衍生的中空氮摻雜碳骨架支撐的新型石墨烯納米片，以提高其電容性能。得益于石墨烯中間層中空氮摻雜碳骨架的獨(dú)特支架/支撐作用，具有大比表面積以及充足的微孔/中孔通道和高氮含量的GPNC能夠促進(jìn)電子和電解質(zhì)離子遷移動(dòng)力學(xué)和增強(qiáng)固有的電化學(xué)活性。因此，與原始石墨烯和普通ZIF衍生的碳/石墨烯電極相比，當(dāng)電流密度從0.5 A/g增加到20 A/g時(shí)，GPNC表現(xiàn)出218 F/g的最高電荷存儲(chǔ)和74％的優(yōu)異倍率能力。。組裝的GPNC//GPNC兩電極系統(tǒng)進(jìn)一步提供了9080 W/kg的最大功率，在10000次循環(huán)中具有84％的出色電化學(xué)保持率。
Figure 1. GPNC樣品的（a-c）FE-SEM和（d-f）TEM圖像；（g）GPNC樣品的STEM圖像和相應(yīng)的元素映射圖。
Figure 2. （a）GPNC在不同掃描速率下的CV曲線；（b）GPNC、G/NC和塊狀NC的CV曲線；（c）GPNC、G/NC和大體積NC在2 A/g時(shí)的GCD曲線；（d）不同電流密度下GPNC、G/NC和大塊NC的比電容。
Figure 3. （a）GPNC//GPNC對(duì)稱超級(jí)電容器在不同掃描速率下的CV曲線;（b）GPNC//GPNC對(duì)稱超級(jí)電容器在不同電流密度下的GCD曲線；（c）GPNC//GPNC對(duì)稱超級(jí)電容器在不同電流密度下的比電容； GPNC//GPNC對(duì)稱超級(jí)電容器在2 A/g時(shí)的（d）Ragone圖和（e）循環(huán)穩(wěn)定性。
相關(guān)研究成果于2020年由西安交通大學(xué)Juan Yang和大連理工大學(xué)Jieshan Qiu課題組，發(fā)表在Chemistry-A European Journal（2020, 26, 2897-2903）上。原文：Boosting Supercapacitor Performance of Graphene by Coupling with Nitrogen-Doped Hollow Carbon Frameworks。
摘自《石墨烯雜志》公眾號(hào)：
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