成果简介
将二维石墨烯片集成到多孔和宏观结构中对于在多个电化学领域中的应用极具吸引力。本文，奥维耶多大学Lucía dos Santos-Gómez等研究人员《Small》期刊发表名为“Ultralight-Weight Graphene Aerogels with Extremely High Electrical Conductivity”的论文，研究首次使用快速、简单、具有成本效益且可扩展的工业级方法来合成3D石墨烯气凝胶。使用快速且经济的微波合成程序来获得结合了大孔结构和优异导电性的超轻石墨烯气凝胶。
为了实现这种组合，采用具有可控孔隙率的 R/F 聚合物作为粘合剂材料和 GO 溶液（比原始石墨烯更便宜）作为构建块，以创建具有显着导电性的超多孔石墨烯网络。合成含有不同量石墨烯的石墨烯气凝胶。此外，根据是否使用（或不使用）NaOH作为R/F聚合的催化剂，定义了两个系列的材料。得到的CA标记为CA- D-C 和 CA- D -unC 分别用于催化和未催化系列，其中D表示合成过程中使用的 GO 悬浮液的稀释比。用浓GO悬浮液制备的催化石墨烯气凝胶标记为CA-60·2-C，催化R/F气凝胶（不含石墨烯）标记为CA-C。该研究还包括石墨烯气凝胶的完整结构、形态和电学特征。
图文导读
图1、a-d) 有机石墨烯气凝胶形成的示意图。e) CA-C 和 CA- D -C （D = 20、40、60和 60·2）石墨烯气凝胶的XRD 图案。
图2、a) 石墨烯气凝胶立在蒲公英上面的照片和 b) 照片和 c-e) CA-40-unC 石墨烯气凝胶在不同放大倍数下的 SEM 图像。
图3、CA的SEM图像胶。
图4、a,b) N 2吸附-解吸等温线和 c,d) 从催化和未催化石墨烯气凝胶的汞孔隙率测定中获得的孔径分布。
图5、本工作和文献中报道的 CA-60-C 和 CA-200-unC 的电导率值与密度的关系。
小结
总之，通过使用氧化石墨烯分散体和间苯二酚/甲醛聚合物，已成功开发出新型石墨烯气凝胶。这是迄今为止报道的具有如此大孔隙率的石墨烯气凝胶的最高电导率值。高导电性是由于石墨烯片之间的大量渗透，使得电子转移更容易。此外，所采用的合成技术在工业规模上具有可扩展性和通用性，并且可能是制造具有预成型形状和优异性能的 3D 石墨烯结构的一种策略，这将使这些材料在不同领域的多种应用成为可能。
文献：https://doi.org/10.1002/smll.202103407
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