這里,通過氣體發泡方法(類似于蒸面包)成功制備了一種新穎的三維N,S-共摻雜還原氧化石墨烯(3D NSrGO)泡沫,其中(NH4)2S2O3作為發泡劑以及提供N和S源。如此交聯的3D結構不僅具有高的比表面積,還為電子/離子傳輸提供了更多的傳輸通道。此外,引入含N和S的官能團,在石墨烯中創造了晶格缺陷,這為法拉第贗電容發生提供了更多的活性位點。最終,在三電極系統中對3D NS-rGO樣品進行了電化學測試,在1 A g-1電流密度下其容量達306.3 F g-1,優于相同溫度下制備的rGO兩倍之上。此外,該3D NS-rGO樣品顯示了極好的循環穩定性,經過10000次循環測試后其電容損失小于2%暗示其在高性能超級電容器的潛在應用前景。
Figure 1.制備3D NS-rGO泡沫的過程示意圖。
Figure 2.GO,(NH4)2S2O3,以及GO和(NH4)2S2O3兩者混合物的TGA曲線,(b)GO,(NH4)2S2O3和3D NS-rGO材料的XRD圖。
Figure 3.(a)GO,(b-d)3D NS-rGO的SEM圖,(e)N元素和(f)S元素的漫譜圖。
Figure 4.(a)3D NS-rGO電極,(b)rGO在不同掃速下的CV曲線,(c)兩種電極在10 mV s-1固定掃速下的CV曲線比較,(d)3D NS-rGO電極在不同電流密度下的恒電流充放電曲線,(e)兩種電極在1 A g-1固定電流密度下的恒電流充放電曲線。
Figure 5.(a)兩種電極的倍率性能,(b)電化學阻抗譜,(c)頻率響應。
Figure 6. (a)3D NS-rGO電極的放電速率與相應比電容的函數關系,(b)循環性能測試。
該研究工作由華南師范大學Dong Shu團隊聯合中山大學Chun He于2019年發表在Journal of Colloid and Interface Science期刊上。原文:Synthesis of three dimensional N&S co-doped rGO foam with high capacity and long cycling stability for supercapacitors(https://doi.org/10.1016/j.jcis.2018.11.007)
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