兰大:调节官能团提高石墨烯的片上微型超级电容器的电化学性能

作者: cnpim CNPIM 2020年09月23日

  片上系统兼容电源对诸如无线传感器,远程检测设备等小型化设备的快速发展提出了很高的要求。此外,此类设备的多功能性和长期工作条件不断增长的趋势提高了电源的高性能标准。本文,兰州大学谢二庆教授团队在《ACS Appl. Mater. Interfaces》期刊发表名为“Boosting the Electrochemical Performance of Graphene-based On-Chip Micro-Supercapacitors by Regulating the Functional Groups”的论文,研究采用无金属集流体的对称性获得平面结构石墨烯的高性能电化学储能微超级电容器(MSC),其中的官能团 石墨烯通过完全兼容的蓝紫色(BV)激光曝光和空气等离子体处理的微细加工技术,对铜进行了严格的调节。BV激光曝光通过减少大量的官能团而提高了电导率。
 
  此外,通过空气等离子处理调节了润湿性和活性位,从而在表面上形成了一个稍微官能团石墨烯表面。结果减少了石墨烯氧化物(RGO)的电阻非常低,低至27.2Ωsq –1,确保了其出色的电子传导性,可在电化学反应过程中快速进行电子转移。电化学性能测量显示,面积电容高达21.86 mF cm -2,可提供5 mW cm -2的功率密度和2.49μWhcm -2的能量密度。而且,它显示出卓越的长期稳定性,在10000次循环后保留率达99%,这超出了大多数已报道的石墨烯基于全固态的MSC。

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