Исследователи разрабатывают двумерные полимеры с цилиндрическими мезопорами на графеновых нанолистках для микро-суперконденсаторов

11 июня 2019

Команда исследователей недавно создала двумерные полимеры с плоскими цилиндрическими мезопорами на графеновых нанолистах для микро-суперконденсаторов (МСК).

Схема изготовления двумерного мезопористого полимера / графена с плоскими цилиндрическими порами для МСК; Морфологические характеристики мезопористых полипиррол / графеновых нанолистов; Принципиальная схема роли цилиндрических мезопор, параллельных поверхности графена, в высокой производительности планарных МСК. (Изображение предоставлено: QIN Jieqiong and HOU Dan)

Группу возглавлял профессор WU Zhongshuai из Даляньского института химической физики (DICP) Академии наук Китая, в сотрудничестве с MAI Yiyong из Шанхайского университета Цзяо Тонг. Результаты исследования были опубликованы в Angewandte Chemie International Edition .

Графен является примером двумерного (2D) наноматериала, который обладает необычными свойствами, отсутствующими в их объемных материалах. И наоборот, эти двумерные нанолистики имеют тенденцию к агрегации или суммированию вместе, что приводит к ограниченному доступу активных сайтов и, следовательно, к неудовлетворительной производительности в приложениях, связанных с энергией, например, MSC.

Было показано, что выращивание электрохимически активных фрагментов на двумерных нанолистах для создания двумерных гетероструктур, которые выглядят как бутерброды, является потенциальным методом предотвращения суммирования и, таким образом, повышения их емкостных характеристик в МСК. Напротив, мезопористая структура в электродных материалах может в основном резервировать электролит, увеличивать удельную площадь поверхности и обеспечивать пути ионной диффузии.

Таким образом, когда четко определенные мезопористые электрохимически активные материалы наносятся на отдельные листы, такие как графен, инновационные двумерные гибридные наноматериалы с сэндвичевой структурой производятся для высокоэффективных МСК. Тем не менее, это по-прежнему остается серьезной проблемой из-за отсутствия инновационных методов и соответствующих шаблонов.

Чтобы решить вышеуказанную проблему, исследователи использовали стратегию самосборки интерфейса для синтеза полидопамина, полианилина и полипиррола с цилиндрическими мезопорами в плоскости на нанолистах графена.

Полученные таким образом двумерные наногибриды с сэндвичевой структурой использовались в качестве встречных микроэлектродов для сборки плоских MSC, которые обеспечивали превосходную плотность энергии и объемную емкость. Кроме того, MSC продемонстрировали исключительную гибкость и превосходную интеграцию для увеличения выходной емкости и напряжения.

Новая стратегия межфазной самосборки открывает новые возможности для нанесения рисунка на двумерные пористые графеновые нанолистики специально для плоских устройств накопления энергии.

Source link