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我所二維有序介孔材料應用于微型超級電容器研究取得新進展

  近日,我所二维材料与能源器件创新特区研究组(DNL21T3)吴忠帅研究員团队与上海交通大学麦亦勇教授团队合作,发展了一种通用的界面自组装策略,制备出一系列面内平行柱状的有序介孔聚合物/石墨烯复合纳米片,并将其应用于平面微型超级电容器,相关成果发表在《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed.)上。

  二維材料,如石墨烯,是一類具有重要應用前景的平面微型超級電容器電極材料。發展二維材料基複合介孔納米片,不僅可有效抑制片層的堆疊,增加比表面積,而且可大大緩沖電極的體積膨脹,提高電解液離子的擴散和電化學性能。但是,目前報道的都是關于面內垂直柱狀的介孔納米片,而面內平行柱狀的有序介孔納米片的可控制備仍面臨著很大挑戰。

  該研究團隊發展了一種普適的界面自組裝策略,制備出多種面內平行柱狀的有序介孔聚合物/石墨烯複合納米片,包括聚吡咯/石墨烯、聚苯胺/石墨烯、聚多巴胺/石墨烯,並將其應用于全固態平面微型超級電容器。這些納米片具有面內平行柱狀的有序介孔,大小爲11-12nm,厚度爲25-27nm,同時結合了高電化學活性的赝電容聚合物和高導電性的雙電層石墨烯的優勢。該工作獲得的微型超級電容器,表現出了高體積比容量和能量密度,同時還具有優異的機械柔性和串並聯集成性能。該工作爲可控制備二維面內平行柱狀的有序介孔材料提供了新思路,爲設計組裝高比能微型超級電容器提供了新策略。

  上述工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目的资助。(文/图 秦洁琼、侯丹)

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