如何實(shí)現(xiàn)在納米尺度上精細(xì)調(diào)控石墨烯基本結(jié)構(gòu)單元的物理化學(xué)性質(zhì)，并基于自組裝策略，實(shí)現(xiàn)孔隙結(jié)構(gòu)高度發(fā)達(dá)且內(nèi)部織構(gòu)獨(dú)特的功能化石墨烯及其復(fù)合材料的可控構(gòu)筑，是一個(gè)富有挑戰(zhàn)性的難題。
日前，大連理工大學(xué)教授邱介山研究小組以鎳鈷基氫氧化物納米線和2D石墨烯為前驅(qū)體，基于柯肯達(dá)爾效應(yīng)的陰離子交換策略，通過(guò)精細(xì)調(diào)控固/液界面反應(yīng)活性，建立了一種合成具有高活性邊緣結(jié)構(gòu)的鎳鈷硫化物與石墨烯耦合的新方法，得到的復(fù)合材料作為超級(jí)電容器的電極材料，在電流密度高達(dá)50 A/g時(shí)(電容器滿充可在12秒內(nèi)完成)，其電容保持率仍高達(dá)96%左右(比電容為1433 F/g)，明顯優(yōu)于國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的結(jié)果。
以這類復(fù)合電極材料與2D多孔納米碳片構(gòu)筑的水系不對(duì)稱超級(jí)電容器，其功率密度和能量密度分別高達(dá)22.1 kW/kg和43.3 Wh/kg，顯示出巨大的應(yīng)用潛力;理論模擬結(jié)果表明，富含邊緣活性位的鎳鈷硫化物具有更高的電化學(xué)活性和強(qiáng)吸附電解液離子的能力。這一成果有望為新型電容器電極材料之設(shè)計(jì)和構(gòu)筑提供新思路，也為推進(jìn)高性能儲(chǔ)能器件的實(shí)用提供新的驅(qū)動(dòng)力。
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