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埃斯基希爾 · 奧斯曼加茲大學Mustafa Anik等--g-C3N4/石墨烯納米復合材料在鋰離子氧電池光輔助充電中的光催化效率
      在這項工作中,旨在合成一種有效的納米復合光催化劑,用于鋰離子氧電池的光輔助充電。最初,石墨烯薄膜是通過化學氣相沉積合成的,隨后,g-C3N4/石墨烯納米復合材料作為光催化劑通過熱還原合成。FTIR光譜分析表明═在合成過程中,g-C3N4和石墨烯薄膜之間可以形成C鍵。光電流測量表明,石墨烯的存在對g-C3N4的可見光利用率和光催化效率有很大貢獻。紫外-可見漫反射光譜測量也揭示了這一貢獻,表明石墨烯的增量添加逐漸減少了納米復合材料的光學帶隙。在鋰離子氧電池的光輔助充電測試中,還觀察到g-C3N4/石墨烯納米復合材料的光催化劑性能,并且結構中2D石墨烯的存在提高了g-C3N4在降低充電電勢方面的有效性,特別是在高電流密度下。

 
圖1. 純g-C3N4、1 cm2石墨烯/mg g-C3N4、2 cm2石墨烯/mg g-C3N4和3 cm2石墨烯/mg g-C3N4的FTIR光譜。

 
圖2. 純g-C3N4、1 cm2石墨烯/mg g-C3N4、2 cm2石墨烯/mg g-C3N4和3 cm2石墨烯/mg g-C3N4的XRD圖譜。

 
圖3. 純g-C3N4、1 cm2石墨烯/mg g-C3N4、2 cm2石墨烯/mg g-C3N4和3 cm2石墨烯/mmg g-C3N4的光電極電流。

 
圖4. (a)純g-C3N4, (b) 1 cm2石墨烯/mg g-C3N4, (c) 2 cm2石墨烯/mg g-C3N4, (d) 3 cm2石墨烯/mg g-C3N4的吸收邊。

 
圖5. (a)純g-C3N4, (b) 1 cm2石墨烯/mg g-C3N4, (c) 2 cm2石墨烯/mg g-C3N4, (d) 3 cm2石墨烯/mg g-C3N4的光學帶隙。

 
圖6. (a)純g-C3N4,(b)1 cm2石墨烯/mg g-C3N4,(c)2 cm2石墨烯/mg g-C3N4,和(d)3 cm2石墨烯/mg g-C3N4的Mott-Schottky圖。

 
圖7. 在(a) 10 mA g-1 (0.001 mA cm-2)、(b) 50 mA g-1 (0.005 mA cm-2)、(c) 100 mA g-1 (0.01 mA cm-2)、(d) 200 mA g-1 (0.02 mA cm-2)和(e) 500 mA g-1 (0.05 mA cm-2)電流密度的光輔助充電條件下,g-C3N4和3 cm2石墨烯/mg g- C3N4光催化劑對鋰離子氧電池的1小時充電曲線。并給出了放電曲線和暗充電曲線進行比較。

 
圖8. 在光輔助條件下,使用(a)g-C3N4和(b)3 cm2石墨烯/mg g-C3N4光催化劑的鋰離子氧電池在2500 mA h g–1(0.25 mA h cm–2)恒定容量和300 mA g–1的電流密度下收集的放電和充電曲線。
 
       相關研究成果由埃斯基希爾 · 奧斯曼加茲大學Mustafa Anik等人2023年發表在ACS Omega (鏈接:https://doi.org/10.1021/acsomega.3c07546)上。原文:Photocatalytic Efficiency of g-C3N4/Graphene Nanocomposites in the Photo-Assisted Charging of the Li-Ion Oxygen Battery

轉自《石墨烯研究》公眾號
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