1、成果简介
石墨烯由于其独特的性能而在作为超级电容器电极材料的应用中具有巨大的潜力。但是，要找到一种使用廉价原料进行大规模合成的简便且经济高效的方法具有挑战性。本文，中国科学技术大学化学与材料科学学院刘波教授团队在《Energy Technology》期刊发表名为“Gram‐Scale Synthesis of Porous Graphene via Printing Paper Pyrolysis as Supercapacitor Electrodes”的论文，研究介绍了一种简单的方法，通过一步热解然后洗涤将打印纸转换为石墨烯。
利用各种表征手段对样品进行了分析，揭示了产品的典型石墨烯特征。在900°C下获得的样品（表示为G-900）显示出514 m 2 g -1的比表面积，中孔体积为50％。使用G‐900作为活性电极材料的对称超级电容器可产生49 kW kg -1的超高功率密度在10 A g -1的高电流密度下具有164.4 F g -1的大比电容。在1 A g -1的电流密度下循环4000次后，电容保持率高达93％。由于每年使用数亿吨的纸张，因此将废纸转换为石墨烯是实用的可扩展方法，并且与便捷的转换程序相关。
2、图文导读
图1、通过印刷纸热解大规模制备石墨烯的示意图。
图2、在不同的碳化温度下合成的石墨烯样品的光谱数据：a）XRD图谱。b）在514 nm激发下的拉曼光谱。
图3.XPS光谱 a）G‐600，b）G‐700，c）G‐800和d）G‐900。
图4.合成的石墨烯样品在不同碳化温度下的代表性a–d）TEM和e–h）SEM图像：a，e）G-600，b，f）G-700，c，g）G-800和d，h）G-900。比例尺：a–d）200 nm，e–h）500 nm。
图5、在不同的碳化温度下，合成石墨烯样品在77 K下的氮吸附/解吸等温线：a）G-600，b）G-700，c）G-800和d）G-900。
图6、在三电极测试中，合成的石墨烯样品在不同的碳化温度下的电化学曲线图
图7、在不同的碳化温度下，通过两电极测试，合成石墨烯样品的电化学性能
3、小结
总之，证明了通过打印纸碳化的低成本和可扩展的石墨烯合成方法，其可以直接用作电极材料。合成后的石墨烯因其固有的多孔结构，高比表面积以及良好的导电性而具有良好的电化学性能。该工作表明，废纸作为碳源，每年可将数百万吨的碳以表面方式转化为高附加值的石墨烯材料，用于电化学应用，即超级电容器的电极材料。
文献：
https://doi.org/10.1002/ente.202001025
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