陈义旺团队研究石墨烯性能获重要进展

本网讯（通讯员戴超）近期，国际权威期刊《Advanced Materials》上发表了化学学院陈义旺课题组研究论文：Straightforward generation of pillared, microporous graphene frameworks for use in supercapacitors。该成果在有效防止石墨烯片层堆叠，提高石墨烯性能方面取得突破性进展。

石墨烯是一种碳原子紧密堆积成单层蜂窝状结构的二维片状纳米碳材料，具有较高的理论比表面积（2630 m2/g），优异的热学、力学、光学、电学性能及广泛的应用前景。但石墨烯片层间强的相互作用导致其容易堆叠，极易形成层间距仅有0.334纳米的多层石墨烯结构。石墨烯片层堆叠的特性大大降低了材料的比表面积，限制其界面的高效利用，从而使其在电子器件、催化、复合材料、储能等领域应用时性能大打折扣。因此，有效的防止石墨烯片层堆叠是提高石墨烯性能的关键。

为了克服石墨烯片层易堆叠的难关，陈义旺团队成员之一博士研究生袁凯与德国乌珀塔尔大学开发了一种多孔的柱撑石墨烯框架材料。采用芳基重氮盐对还原石墨烯进行功能化，得到具有高分散性的功能化石墨烯。在催化剂作用下，功能化石墨烯通过芳基C-C耦合形成三维框架，石墨烯片层之间的芳基通过共价键连接相邻的石墨烯片层，起到柱撑、防止石墨烯片层再堆叠的作用。这种三维柱撑石墨烯框架材料比还原石墨烯具有更高的比表面积，在超级电容储能中体现了优异的性能。基于该三维柱撑石墨烯框架材料的超级电容器件比基于还原石墨烯的超级电容器件具有更高的比电容和循环寿命。

据了解，《Advanced Materials》为工程技术-材料科学国际排名第一的著名学术期刊杂志，期刊影响因子17.493。

三维柱撑石墨烯框架材料制备示意图。