雜原子摻雜石墨烯的三維自支撐結構是超級電容器的理想電極材料。然而，簡易控制其組成和結構仍然是一個挑戰(zhàn)。這里報道了一種新的電化學-凝固型電泳沉積方法，包括氣泡模板法和原位微波還原過程，在超薄石墨紙上可控制備了硫、氮摻雜的石墨烯泡沫(dGF)。dGF材料擁有相互交錯的孔結構，高的比表面積，以及硫和氮共摻雜，顯示出高的比電容達354 F·g-1，以及良好的倍率性能。由于石墨紙作為沉積基底和原位微波還原引發(fā)劑的優(yōu)點，通過定制石墨紙的形狀可以方便地獲得叉指電極。組裝的柔性超級電容器的能量密度為71.5 W h kg-1（功率密度為0.65 kW kg-1），并且在10 000次充放電循環(huán)后仍能保持99.5%的比電容。該研究為構建石墨烯自支撐結構提供了一種理想的工藝流程，在催化、儲能和環(huán)保方面具有潛在的應用價值。
Figure 1.（a））dGF的形成機制。（b）dGF的FE-SEM圖像。(c) ATR-FTIR光譜，(d)拉曼光譜，和(e)GOF和dGF的XRD圖譜。(f–h) C 1s, N 1s, 和 S 2p XPS總譜。
Figure 2. (a–c)在不同沉積電壓下制備dGFs的表面FE-SEM圖像，(d)孔徑分布，(e)比表面積，(f)在50 mV s-1下的CV曲線，(g)倍率性能和(h) EIS譜(插圖顯示了高中頻區(qū)域的放大圖像)。
Figure 3．（a）在不同劑量PSS電解質中的電泳遷移率。（b）不同PSS劑量下的沉積電流-時間曲線。(c)硫含量和氮含量，(d)橫截面FE-SEM圖像，(e)接觸角，(f)倍率性能，和(g) 不同劑量PSS的dGFs的EIS譜(插圖顯示高頻-中頻區(qū)域的放大圖像)。
Figure 4．（a）兩個dGFs組裝叉指超級電容器，插圖顯示一個彎曲的超級電容器點亮了一個發(fā)光二極管氣泡管燈。超級電容器的電化學性能:(b)不同掃描速率下的CV曲線，(c)不同電流密度下的GCD曲線，(d)不同電流密度下的比電容，(e)不同彎曲角度下的CV曲線和(f)能量密度和功率密度曲線。（g）10，0 00次循環(huán)的充放電測試期間的電容保持率。
該研究工作由華東理工大學Gengchao Wang課題組于2021年發(fā)表在J. Mater. Chem. A期刊上。原文：Electrophoresis-microwave synthesis of S,N-doped graphene foam for high-performance supercapacitors。
轉自《石墨烯雜志》公眾號
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