科学家合成高性能超级电容器的新材料

托木斯克理工大学的科学家与里尔大学（法国里尔）的同事联合合成了一种基于还原氧化石墨烯（rGO）的新材料，用于超级电容器、储能装置。通过使用有机分子、次价碘的衍生物对rGO进行修饰的方法，可以获得储存电能1.7倍的材料。该研究成果发表在《Electrochimica Acta》学术期刊上。

超级电容器是一种储存和释放电荷的电化学装置。与电池不同的是，它们储存和释放能量的速度要快几倍，而且不含锂。

超级电容器是一种由有机或无机电解质分隔的两个电极的元件。电极上涂有电荷积累材料。现代科学的趋势是使用以石墨烯为基础的各种材料，石墨烯是人类已知最薄、最耐用的材料之一。TPU和里尔大学的研究人员使用了一种廉价且可用的材料–还原氧化石墨烯（rGO）。

尽管超级电容器具有潜力，但目前还没有得到广泛的应用。为了进一步发展该技术，需要提高超级电容器的效率。这里的关键挑战之一是提高能量容量。

在这种特殊情况下，可以通过扩大储能材料rGO的表面积来实现。研究团队找到了一种简单且相当快速的方法。他们在温和的条件下使用了特别的有机分子，并且没有使用昂贵的有毒金属。

粉末状的还原氧化石墨烯沉积在电极上。因此，电极上会涂上数百层纳米级的物质。这些层倾向于聚结，换句话说，易于烧结。为了扩大材料的表面积，应增加夹层间距。

为此，研究人员用有机分子对rGO进行了改性，从而使层间间距增大。层间间距的微不足道的差异使得材料的能量容量增加了1.7倍。也就是说，与原始的还原氧化石墨烯相比，1克新材料可以储存1.7倍的能量。

该反应是通过碘盐形成活性芳烃来进行的。由于它们在材料表面形成一层新的有机基团的特性，引起了科学家的兴趣。TPU的研究人员多年来一直在开发碘盐的化学成分。

改性反应在温和条件下进行，只需将碘盐溶液与还原的氧化石墨烯混合即可。如果与其他还原氧化石墨烯功能化的方法进行比较，该研究实现了材料能量容量提升的最高指标。获取更多前沿科技 信息 请持续关注：https://byteclicks.com