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都柏林三一學(xué)院Chuanfang (John) Zhang課題組--基于石墨烯和MXene的透明導(dǎo)電電極和超級電容器
       便攜式智能電子產(chǎn)品的廣泛普及極大地刺激了儲能設(shè)備和其他尖端產(chǎn)品(例如顯示器和觸摸屏)的發(fā)展。諸如智能電話、平板電腦和其他可觸摸設(shè)備之類的交互式設(shè)備需要機(jī)械堅(jiān)固的透明導(dǎo)電電極(TCEs)。開發(fā)透明超級電容器作為電源對于下一代透明電子產(chǎn)品具有重要意義。近來,在大型二維族中的兩個代表:石墨烯和MXene,已經(jīng)顯示出優(yōu)異的電子傳導(dǎo)性,并且在儲能領(lǐng)域引起了極大的研究關(guān)注。重要的是,高性能TCEs是構(gòu)建透明超級電容器的前提。這篇綜述提供了對石墨烯和MXene基柔性TCEs的全面分析,涵蓋了詳細(xì)的薄膜制造方法、評估指標(biāo)、性能局限性以及克服這些局限性的方法。我們特別關(guān)注傳統(tǒng)文化表現(xiàn)形式中的基本要素,例如品質(zhì)因數(shù)、滲濾以及導(dǎo)電性行為。分析了基于石墨烯和MXene的透明超級電容器,尤其關(guān)注透明、獨(dú)立的石墨烯紙。最后,結(jié)合對MXene缺點(diǎn)的批判性分析,討論了MXene對TCEs和透明超級電容器的挑戰(zhàn)和前景。
 
Figure 1. 透明導(dǎo)電電極的應(yīng)用
 

Figure 2. (a–c)將石墨烯薄膜轉(zhuǎn)移到目標(biāo)基板上的示意圖;(d)在FeCl3水溶液中蝕刻N(yùn)i層之后的浮動石墨烯膜;(e)PDMS襯底上的石墨烯膜
 

Figure 3. (a)CVD生產(chǎn)的石墨烯TCE的生產(chǎn)示意圖;(b)在120°C下,將石墨烯薄膜轉(zhuǎn)移到PET薄膜上;(c)在35英寸上轉(zhuǎn)移的透明超大面積石墨烯薄膜;(d)生產(chǎn)100 m石墨烯三氯乙烯的示意圖;(e)摻雜前石墨烯/環(huán)氧樹脂/PET卷的照片;(f)石墨烯薄膜的SEM圖像和(g)拉曼光譜;(h)每1 m測得的石墨烯/環(huán)氧樹脂/PET薄膜沿縱向的Rs
 

Figure 4. (a)將CVD生長的石墨烯膜從Ni襯底轉(zhuǎn)移到玻璃的示意圖;(b)多次去離子水洗滌后,加載到Cu網(wǎng)格上石墨烯薄膜的STEM;(c)EDX分析;(d)循環(huán)伏安圖;(e)干凈的鎳箔和已轉(zhuǎn)移的CVD石墨烯的CV(在100次電勢掃描后)
 

Figure 5. (a–c)固溶GO薄膜;GO薄膜在(a)濾膜上,轉(zhuǎn)移到(b)玻璃和(c)PET基材上的光學(xué)圖像;(d–f)用LB方法制造的石墨烯片(GS)膜的表征
 

Figure 6. (a)在穩(wěn)定剝離的2D納米片材中好溶劑的重要性;(b)分散的石墨烯濃度與溶劑表面能的關(guān)系;插圖顯示了NMP(左)和DMF(右)的結(jié)構(gòu);(c)石墨烯單層和多層的TEM圖像;(d)石墨烯層厚度分布的直方圖;(e–f)表面活性劑剝落薄片的TEM圖;(g)剝落薄片經(jīng)數(shù)字濾波的高分辨率圖像;(h)在5 L石墨烯分散液燒杯中得到高剪切混合器;(i–j)D = 32 mm混合頭和D = 16 mm混合頭的特寫視圖,其中轉(zhuǎn)子(左)與定子分開;(k)剪切剝離產(chǎn)生的石墨烯-NMP分散體;(l)剪切剝落石墨烯納米片的TEM圖像和(m)直方圖;插圖:拉曼表征;
 
        相關(guān)研究成果于2019年由都柏林三一學(xué)院Chuanfang (John) Zhang課題組,發(fā)表在Energy Storage Materials(2019, 16, 102–125)上。原文:Graphene and MXene-based transparent conductive electrodes and supercapacitors。
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