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帕拉茨基大學(xué)Kolleboyina Jayaramulu課題組--共價(jià)石墨烯-MOF混合物用于高性能非對(duì)稱超級(jí)電容器
        在這項(xiàng)工作中,胺官能化的金屬有機(jī)骨架(UiO-66-NH2=Zr6O4(OH)4(bdc-NH2)6; bdc-NH2=2-氨基-1,4-苯二甲酸)(UiO-Universitetet i Oslo)的共價(jià)連接,通過酰胺鍵共價(jià)連接到羧酸鹽官能化的石墨烯(石墨烯酸=GA)的基面上。所得的GA@UiO-66-NH2雜化物顯示出大的比表面積、分層的孔和相互連接的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。電化學(xué)特性表明,雜化GA@UiO-66-NH2是一種有效的電荷存儲(chǔ)材料,其電容高達(dá)651 F g-1,大大高于傳統(tǒng)的基于石墨烯的材料。結(jié)果表明,酰胺鍵在π共軛結(jié)構(gòu)的形成中起關(guān)鍵作用,它有助于電荷轉(zhuǎn)移,因此具有良好的電容和循環(huán)穩(wěn)定性。此外,為了實(shí)現(xiàn)實(shí)際可行性,已經(jīng)構(gòu)造了使用GA@UiO-66-NH2正電極和Ti3C2TX MXene作為對(duì)電極的不對(duì)稱超級(jí)電容器。該電池能夠提供高達(dá)16 kW kg-1的功率密度和高達(dá)73 Wh kg-1的能量密度,可與多種商用設(shè)備(如鉛酸電池和Ni/MH電池)相媲美。在中等負(fù)載水平下,該器件在10000次循環(huán)后仍保持其初始電容的88%。
 

Figure 1. a)在溶劑熱條件下,通過酰胺鍵將GA和UiO-66-NH2共價(jià)組裝為GA@UiO-66-NH2的示意圖。b)酰胺鍵;c)UiO-66-NH2和GA@UiO-66-NH2的PXRD圖譜。d)GA@UiO-66-NH2的N2吸附等溫線。插圖:孔徑分布。
 
 
Figure 2. GA@UiO-66-NH2的微觀形貌分析:(a)GA的HRTEM圖;(b-d)GA@UiO-66-NH2的TEM圖;GA@UiO-66-NH2的(e)HAADF圖,(f)碳、(g)Zr、(h)N和(i)O的元素曼譜圖
 
 
Figure 3. GA@UiO-66-NH2電極在三電極裝置中的電化學(xué)性能
 

Figure 4. GA@UiO-66-NH2//Ti3C2Tx非對(duì)稱超級(jí)電容器在1 M Na2SO4下的電化學(xué)性能
 
         相關(guān)研究成果于2021年由帕拉茨基大學(xué)Kolleboyina Jayaramulu課題組,發(fā)表在Adv. Mater.(DOI: 10.1002/adma.202004560)上。原文:Covalent Graphene-MOF Hybrids for High-Performance Asymmetric Supercapacitors。

轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號(hào)

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